Informe 4 de Analisis Quimico Final 2014-2

Análisis del tercer grupo de cationes

INTRODUCCIÓN

En el curso de de la precipitación de los cationes del III grupo analítico analítico en en formas de sulfuros e hidróxidos, se obtienen a menudo sistemas coloidales (disoluciones coloidales, sales). Así mismo los sulfuros del grupo III analítico se disuelven en ácidos diluidos y no precipitan pr ecipitan por acción del, sulfuro de hidrogeno de las disoluciones ácido clorhídrico En el III grupo encontramos dos subgrupos divididos por sus propiedades. Al primer sub. grupo pertenecen los iones Fe +3, Al

3+

, Cr

3=

; que manifiestan

semejanza en su capacidad de precipitación en forma de fosfatos poco solubles en agua, e incluso en ácido acético a este mismo subgrupo pertenecen los iones Fe 2+, que se oxidan fácilmente a iones Fe 3+. Al segundo subgrupo pertenecen los iones Zn 2+, Mn 2+, Ni 2+ que precipitan por acción del (NH4)2 S en forma de sulfuros y forman precipitados solubles.

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OBJETIVOS

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Realizar en forma experimental la separación de los cationes del tercer grupo para un análisis en particular.

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Reconocimiento de los cationes de este grupo mediante el análisis cualitativo.

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Comprobar como varia la solubilidad con el efecto salino.

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FUNDAMENTO TEORICO En el curso de la precipitación de los cationes del III grupo analítico en formas de sulfuros e hidróxidos, se obtienen a menudo sistemas coloidales (disoluciones coloidales, sales). Así mismo los sulfuros del grupo III analítico se disuelven en ácidos diluidos y no precipitan por acción del, sulfuro de hidrogeno de las disoluciones ácido clorhídrico En el III grupo encontramos dos subgrupos divididos por sus propiedades. Al primer sub grupo pertenecen los iones Fe +3 , Al 3+, Cr 3= ; que manifiestan semejanza en su capacidad de precipitación en forma de fosfatos poco solubles en agua, e incluso en ácido acético a este mismo subgrupo pertenecen los iones Fe 2+, que se oxidan fácilmente a iones Fe 3+. Al segundo subgrupo pertenecen los iones Zn 2+, Mn 2+, Ni 2+ que precipitan por acción del (NH4)2 S en forma de sulfuros y forman precipitados solubles.

Precipitación de los sulfuros A diferencia de los sulfuros de los cationes de los grupos analíticos IV y V bien solubles en agua, los cationes de los grupos I, II y III forman por acción de los iones sulfuros unos compuestos que son prácticamente en agua. Por lo consiguiente, la acción de los iones sulfuro, se utilizan en el desarrollo sistemático para separar los grupos analíticos II y III de los grupos IV y V. No obstante los aniones sulfuros de un ácido muy débil H 2S.

Sistemas coloidales El proceso de precipitación se complica frecuentemente debido a la formación de soluciones coloidales como resultado de la formación de estas soluciones, las sustancias correspondientes poco solubles (por ejemplo los cationes del grupo III) no pueden ser separadas de la solución ni por centrifugación ni por filtración. Así, el objetivo de toda la operación –la separación de los iones- no se logra. Para evitar este inconveniente hace falta tomar ciertas precaución destinadas a prevenir la formación de soluciones coloidales o a destruirlas si estas ya se formaron. Recordaremos que representan las soluciones coloidales y cuáles son sus propiedades más importantes para la química analítica. Si se dispersan las partículas minúsculas de una sustancia en otra sustancia, se formara un sistema disperso. El conjunto de los sistemas 3

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separadas de ese sistema se llama fase dispersa y la sustancia en la que estas están repartidas se denominan medio de dispersión.

Coprecipitación Los precipitados cuando se separan de la solución adsorben en su superficie tantos iones comunes como extraños. En particular es de gran e efecto la adsorción por las partículas coloidales sumamente desarrolladas. El analista debe tomar en consideración el fenómeno de absorción, especialmente para la identificación de cantidades pequeñas (“trazas”) de impurezas.

El tipo de iones extraños que adsorbe el precitado en cada caso concreto depende, en gran parte, de las condiciones de precipitación.

Determinación del pH del medio en el curso de análisis cualitativo En algunos casos el control previo del medio con ayuda de un indicador no es suficiente. Por ello, en el análisis cualitativo se utilizaran otros métodos más exactos de determinación de la concentración de los iones hidrógeno o pH, se usan potenciómetros pH-metros de laboratorio dedicados a la medición del pH de las diluciones acuosas. Uno de los métodos más sencillos es el método colorimétrico, este se basa en el uso de los reactivos que cambian de color en concentración de iones hidrógeno. Tales reactivos adquieren el nombre de indicadores.

Mezclas amortiguadores y su utilización en la química analítica Si la disolución de algún ácido o álcali se le añade entonces, por supuesto la concentración de iones hidrógeno o hidroxilo, respectivamente disminuye pero, si cierta cantidad se añade la mezcla de ácido acético y acetato de sódico o a la mezcla de amoníaco y cloruro amónico, la concentración de iones hidrógeno o hidroxilo no cambiará. La propiedad de mantener invariable la concentración de iones hidrógeno después de la dilución y también después de la adición de pequeñas cantidades de ácidos o álcali fuertes es conocida bajo el nombre de acción amortiguadora. Las diluciones que ejercen acción amortiguadora, se denominan disoluciones amortiguadoras, o mezclas amortiguadoras. Semejantes mezclas se pueden considerar como mezclas de electrolitos que contienen iones comunes.

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Elementos que forman los cationes del III grupo Hierro, cromo, titanio, uranio circonio, torio, lantánidos vanadio y berilio (sub grupo III A). Níquel, cobalto, manganeso y cinc (sub grupo III B). Ní q u el ;

posee el grado de oxidación (II) en los compuestos mas importantes y corrientes, los solubles originan el catión Ni 2=, verde, forma complejos solubles de Ni (IV) de color rojo en la dimetilglioxima de útil aplicación analítica. Cobalto ;

pertenece al grupo VII de transición en sus componentes funciona con los grados de oxidación (IV) en compuestos cuya existencia está dada en condiciones experimentales muy restringidas. Manganeso ;

funciona con todos los grados de oxidación del (I) al (VII) debido a las posibilidades de combinación, los compuestos que forman son numerosos pudiéndose estudiar bien las variaciones con la estabilidad de los distintos iones y compuestos en medio acuoso en función del grado de oxidación. Hierro ; se encuentra en el grupo VIII de transición junto con el Co y el Ni, tiene estructura cortical que responde a la expresión 3d 6, 4s2, ordinariamente funciona con los grados de oxidación (II) y (III) originando compuestos ferrosos y férricos, respectivamente en condiciones excepcionales. Aluminio ; pertenece al grupo III A, en sus compuestos el aluminio actúa exclusivamente con el grado de oxidación (III) el catión Al +3, es incoloro y tiene comportamiento analítico parecido al del Be +2 por el radio tiene cierto parecido analítico al Fe

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EQUIPO Y MATERIALES 8 tubos de ensayo

Papel de tornasol

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1 baqueta

Papel de filtro

1 embudo de vidrio

1 piseta con agua destilada

1 pinza

1 vaso de vidrio (250 ml)

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Reactivos:

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Cloruro de amonio NH4Cl

Peróxido de sodio Na2O2

Hidróxido de amonio NH 4OH

Carbonato de sodio Na2CO3

Sulfuro de sodio Na 2S

Cianuro férrico de potasio K4Fe(CN)6

Ácido clorhídrico HCl

Clorato de potasio KClO3

Sal de Bórax B4O7Na2

Acetato de amonio (NH4)C2H3O2

Ácido nítrico HNO3

Procedimiento experimental 1. La solución entregada contiene los cloruros de los metales del grupo III, añadimos gotas (3-4) de NH 4Cl 5N, no hay cambio alguno.

Luego alcalinizamos la solución con NH 4OH (usamos papel tornasol como indicador). Se obtiene una sustancia pardo verdusca

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Se le añade 3 gotas de Na 2S y cambiará a un color oscuro

Complete la precipitación. Filtre y deseche la solución pasante.

2. El precipitado obtenido contiene: CoS, NiS, FeS, MnS, Al(OH) 3, Cr(OH)3,ZnS será pasado a un vaso con ayuda de 10 ml de HCl 12N agitamos el contenido del vaso y filtramos. Conserve la solución filtrada.

3. El precipitado obtenido en 2) está formado por: CoS, NiS, se divide en dos partes: 

Reconocimiento del cobalto: Con ayuda de un alambre de platino (o micrón) y bórax sólido se prepara una perla y se adhiere a la parte del precipitado.

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

Reconocimiento del Níquel: Disuelva la parte restante de precipitado con unos 8 ml de agua regia

4. La solución filtrada de 2) es recibida en un vaso y contiene FeCl 2, AlCl3, CrCl3, ZnCl2, y alcalinícela con Na 2CO3 (sólido).

Luego agregue una pequeña cantidad de Na 2O2 (sólido), agitamos suavemente el contenido del vaso, observe la formación de un precipitado. Caliente unos segundos, enfriamos y filtramos. Conserve la solución filtrada.

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5. El precipitado obtenido en 4) está formado por Fe(OH) 2, MnO2 (probablemente con algo de CoC(OH) 3 Ni(OH)3 se divide en dos partes: 

Reconocimiento del fierro: Disuelva el precipitado el vaso con gotas de HCl 12N, caliente unos segundos.

Espere, enfriamos. Diluimos la solución y la pasamos a un tubo de ensayo y agregue gotas de K 4Fe(OH)6 observe el precipitado obtenido de color azul conocido como azul de prusia.



Reconocimiento del manganeso:

Preparamos una perla de NaCO 3 y algo de precipitado.

Calentamos directamente en la llama oxidante luego retiramos la perla e incorporamos cristales de KClO 3 y seguimos calentando unos segundos, una perla de color verde nos indicará la presencia del manganeso. 6. La solución filtrada de 4) contiene NaAlO 2, Na2CrO4, Na2ZnO2. Acidificamos la solución con HNO 3 6N.

Luego agregamos gotas de NH 4Cl 5N., finalmente alcalinizamos la solución con NH4OH 15N. Calentamos por unos segundos y observamos la formación de un precipitado blanco gelatinosa de Al(OH) 3, filtramos.

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7. La solución restante contiene (NH 4)2CrO4, Zn(NH3)6(NO3)2. Pasamos la solución a un vaso, acidificamos con CH 3COOH 17N. Luego añadimos gotas (10-15) de NH 4CH3COO.

Calentamos hasta hervir la solución, en este momento le añadimos gota a gota de BaCl2 y observamos la formación de un precipitado. Filtramos.

8. La solución pasante contendrá Zn(CH 3COO)2. Luego le añadimos gotas de Na2S(ac) y observamos precipitado blanquecino que corresponde a ZnS.

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DATOS Y OBSERVACIONES Grupo III

Forma

Color

Fórmula

Reactivos usados

Precipitado

Negro

FeS

NH4Cl + NH4OH + Na2S

FeCl2

HCl

Solución 2+

Fe

2+

Precipitado

Pardo

Fe(OH)3

Na2CO3 + Na2O2

Precipitado

Azul

Fe4[Fe(CN)6]3

H2O + K 4Fe(CN)6

Precipitado

MnS


Solución

MnCl2

HCl

Mn

2+

Co

Ni

Al

2+

Precipitado

Pardo

MnO2.H2O

Na2CO3 + Na2O2

Precipitado

Verde

MnCl2

Na2CO3 + KClO3

Precipitado

Negro

CoS


Precipitado

Negro

CoS

HCl

Perla

Azul

Co(BO2)3

Na2B4O7.10H2O

Precipitado

Negro

NiS


Precipitado

Negro

NiS

HCl

Precipitado

Rojo

Dimetilglioximato de níquel

Agua regia + NH4OH + dimetilglioxima

Precipitado

Al(OH)3


Solución

AlCl3

HCl

Solución

NaAlO2

Na2CO3 + Na2O2

Al(OH)3

HNO3 + NH4Cl + NH4OH

Precipitado

Cr(OH)3


Solución

CrCl3

HCl

Solución

Na2CrO4

Na2CO3 + Na2O2

Solución

(NH4)2CrO4

HNO3 + NH4Cl + NH4OH

3+

Precipitado

3+

Blanco

Cr

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Precipitado

Amarillo

BaCrO4

(NH4)C2H3O2 + calor + BaCl2

– La formación de perlas depende de la cantidad de precipitado

obtenido. – Cada catión tiene un color característico distinto de acuerdo a los

reactantes.

CUESTIONARIO

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CONCLUSIONES DEL EXPERIMENTO -

El sulfuro de níquel es soluble en HCl además también el agua regia lo disuelve

-

El cobalto con el níquel una de sus diferencias es que con exceso de hidróxido de amonio el precipitado formado con el níquel se disuelve el precipitado mientras que el precipitado del cobalto se mantiene igual y varia su coloración.

-

Los cationes de este grupo no son precipitados por los reactivos correspondientes a los grupos I y II; pero son precipitados en solución alcalizada con hidróxido de amonio en presencia de cloruro de amonio por sulfuro de cloruro de amonio.

-

La formación de perlas constituye un método de identificación de cationes

-

El principal agente reactante de los cationes del 3er grupo es el Na 2S.

BIBLIOGRAFÍA 

Semimicroanálisis Químico Cualitativo. V. N. Alexeiev. Ed. Mir. URSS 1975.



Química Analítica Cualitativa. Arthur I. Vogel. Editorial Karpelusz. Quinta Edición. Buenos Aires 1974.



Página Web: http://www.panreac.com/new/esp/fds/ESP/X131295.html

Página Web: http://html.rincondelvago.com/identificacion-de-cationes-del-



grupo-iii.html 

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Guía de análisis quimico.

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