ESCUELA ACADEMICA:
ING. DE MINAS CURSO:
LABORATORIO DE QUIMICA INORGANICA TEMA:
ANALISIS CUALITATIVO DEL TERCER GRUPO DE CATIONES PROFESOR RESPONSABLE:
GODELIA CANCHARI SILVERIO ALUMNO:
MEDINA TINTA LUIS FERNANDO
1
INDICE
1. Introducción
3
2. marco teórico
4
3. conclusiones
10
4. bibliografía
11
2
Introduccion La marcha analítica de cationes nos permite conocer los diferentes precipitados y en que medios es soluble cada uno de los cationes de los diferentes grupos de la tabla periódica.
Reconocer los cationes del tercer grupo y poder diferenciarlos de acuerdo a las reacciones que se pueden a preciar, cuando se lo expone con diferentes reactivos.
3
MARCO Teórico GENERALIDADES SOBRE LA MARCHA ANALÍTICA: El método ideal para la determinación de la presencia de un cierto ion en una solución, consiste en utilizar reactivos específicos de dicho ion, ello implica disponer de una cierta cantidad de reactivos, uno para cada ion, lo que es bastante difícil de lograr. Con el fin de utilizar el mínimo número de reactivos y que además no se produzcan interferencias, se han desarrollado las llamadas Marchas Analíticas, ya sea de aniones o cationes. La Marcha Analítica de Cationes más empleada, es la que desarrollara Bunsen en el siglo pasado. En dicha Marcha, se clasifican los cationes de cinco grupos. Cada grupo es separado de los demás, mediante el agregado de reactivos específicos de cada grupo, los cuales precipitan los cationes correspondientes en forma específica, es decir, el reactivo de un grupo precipita los cationes correspondientes a dicho grupo, pero los cationes de los demás grupos quedan en solución. De acuerdo a esto, existen cinco Reactivos de Grupo, a saber:
Los reactivos de grupo, se agregan en forma sucesiva, separando cada precipitado antes de agregar a la solución sobrenadante, el reactivo correspondiente al grupo siguiente. Es así, como al finalizar la separación de cada uno de los grupos, dispondremos de cuatro precipitados (de los cuatro primeros grupos), y una solución con el grupo V, siempre y cuando, en la solución original hubiere todos los cationes de los cinco grupos. Es entonces cuando podemos determinar la presencia de los elementos que componen cada grupo, empleando reactivos específicos sobre cada precipitado.
4
GENERALIDADES SOBRE LA PRECIPITACIÓN DE SUSTANCIAS POCO SOLUBLES. -m
+n
Si dos iones A y B se combinan para formar un electrolito fuerte pero poco soluble (50 g/l o menos) An Bm de acuerdo a: -m
+n
n A + m B = An Bm (1) -
Entonces en toda solución en donde estén presentes los iones en cuestión, el producto (A m n
+n m
) y (B ) no podrá exceder de un cierto valor Kps, al cual se le denomina Producto de Solubilidad de An Bm. El valor de Kps de An Bm dependerá de la naturaleza de dicha sustancia y de la temperatura. -m
+n
En resumen: Cuando el sistema de iones A y B en solución, está en equilibrio, deberá cumplirse que: -m n
(A )
+n m
x (B ) eq
eq
= Kps ( An Bm ) (2)
CONDICIONES PARA LA PRODUCCIÓN DE UN PRECIPITADO. De acuerdo con lo anterior, para que en el seno de una solución se forme un precipitado del compuesto poco soluble AnBm , solamente es necesario que haya -m
+n
en la solución iones A y B , cualquiera sea su origen y en cantidad tal que: -m n
(A )
+n m
x (B ) eq
eq
= Kps ( An Bm ) (3) -m
+n
En tal caso, precipitará An Bm según la reacción (1), sustrayendo así iones A y B a la solución. Esta precipitación seguirá efectuándose hasta que las concentraciones de dichos iones cumplan la reacción (2). Es obvio que los valores de las concentraciones de los iones en equilibrio, dependerán de los valores iniciales de las concentraciones correspondientes antes de la precipitación. Si se cumple lo dicho anteriormente, podríamos lograr que la concentración de +n
cierto ión B en una solución, disminuya tanto como queramos, bastaría para ello -m
el agregar suficiente cantidad de un electrolito fuerte que provea el ión A . En tal -m
caso, al cumplirse (1), si la concentración de A es lo suficientemente grande, la +n
concentración de B se puede hacer pequeña. Este fenómeno se denomina Efecto del Ión Común.
5
Limitaciones de la Solubilidad: Como hemos visto anteriormente, la formación de un precipitado se favorece por el efecto del ión común. Sin embargo, hay otros dos f actores fundamentales que actúan en competencia con este efecto, tratando de impedir la precipitación, ellos son: a. Efecto Salino: Se ha observado que la solubilidad de un electrolito poco soluble, aumenta por el agregado de un electrolito fuerte, esto se denomina Efecto Salino. En consecuencia, una gran concentración del electrolito precipitante podría tener efectos contraproducentes en la precipitación, debido a este efecto. b. Formación de iones complejos: Un ión complejo es aquel formado por la unión de un ión simple con uno o más iones o moléculas. Por ejemplo: +2
+2
Cu + 4 NH3 = Cu(NH3)4 (4) +
-
-
Ag + 2 Cl = AgCl2 (5) Este fenómeno puede afectar negativamente a la formación de un precipitado, tal +
-
como sucede al querer precipitar Ag con el ión Cl para formar AgCl. En tal caso, -
la producción del complejo por la reacción (5), si la concentración de Cl es muy +
grande, y siendo dicho complejo soluble, impediría que precipitara el ión Ag en la cantidad que correspondería al efecto del Ión Común.
Facto res que afectan la Solubi lidad de una Sustanci a : Entre los más importantes podemos citar: a. La Temperatura. - En general, al aumentar la temperatura, aumenta la solubilidad. Este efecto puede ser grande o pequeño, dependiendo de la sustancia, por ello, cuando un precipitado se filtra en caliente, se logra que éste sea más puro. b. El Solvent e. - La solubilidad de la mayoría de los compuestos inorgánicos, disminuye cuando se agrega a la solución acuosa, un solvente orgánico, tal como un alcohol (metanol, etanol, etc.) c. El pH. - La solubilidad de la mayoría de los precipitados se ve afectada por la concentración de los iones hidrógeno, e hidroxilo del solvente. Se puede distinguir +
-
dos efectos: el primero, es el Efecto del Ión Común, cuando el ión H o el OH forman parte del precipitado; el segundo, en caso de un complejo, resulta de las consecuencias de la reacción de formación de un complejo entre uno de los iones +
-
que precipita y el H o el OH .
6
ANÁLISIS DEL GRUPO II DE CATIONES:
Hierro, Fe
El hierro puro es un metal blanco plateado, tenaz y dúctil. El metal comercial raramente es puro y contiene pequeñas cantidades de carburos, siliciuros, fosfuros y sulfuros de hierro y un poco de grafito. El hierro se disuelve en ácido clorhídrico concentrado o diluido y en ácido sulfúrico diluido con desprendimiento de hidrógeno y formación de sal ferrosa, con ácido sulfúrico concentrado y caliente se produce dióxido de azufre y sulfato férrico. Con ácido nítrico diluido en frio se obtienen los nitratos ferrosos y de amonio, mientras que con ácido más concentrado se produce sal férrica y el óxido nitroso u óxido nítrico, según sean las condiciones experimentales. El ácido nítrico concentrado no reacciona con ácido nítrico diluido ni desplaza el cobre de una solución de sal de cobre. Fe + 2HCl FeCl2 + H2 Fe H2SO4(dil.) FeSO4 + H2 2Fe +6H2SO4 (conc.) Fe2 (SO4)3 + 6H2O + 3SO2 4Fe + 10HNO3(frio,dil.) 4Fe(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O fe + 4HNO3(conc.) Fe(NO3)3 + NO + 2H2O 4Fe + 10HNO3 4Fe(NO3)2 + N2O + 5H2O El hierro forma dos series importantes de sales: las sales ferrosas que provienen del óxido ferroso, FeO, en las que el metal es divalente, y las sales férricas provienen del óxido férrico, Fe2O3, que contienen hierro trivalente. Alum in io , Al El aluminio es un metal blanco, dúctil y maleable, su polvo es gris. El metal es poco atacado por el ácido sulfúrico diluido frío, pero se disuelve fácilmente en ácido concentrado caliente, con desprendimiento de azufre. El ácido nítrico hace pasivo al metal, lo que puede ser debido a la formación de una película protectora de óxido. Se disuelve fácilmente en ácido clorhídrico (diluido o concentrado) con desprendimiento de hidrógeno. Con hidróxidos alcalinos se forma una solución de aluminato. 2Al + 4H2SO4 Al2(SO4)3 +SO2 + 2H2O 2Al + 6HCl 2AlCl2 + 3H2 2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2 El aluminio forma solamente una serie de sales que provienen del óxido,Al2O3
7
Cromo, Cr El cromo es un metal blanco, cristalino, es poco dúctil y maleable. El metal es soluble en ácido clorhídrico produciendo un cloruro cromoso, CrCl2, azul en ausencia de aire, pues si no se forma el cloruro crómico, CrCl3, se desprende hidrógeno. El Cido sulfúrico diluido reacciona en forma similar formando sulfato cromoso, CrSO4, en ausencia de aire y sulfato crómico, Cr2(SO4)3, en presencia del aire. El ácido sulfúrico concentrado y el nítrico concentrado o diluido motivan la pasividad del metal. Coblato, Co El cobalto es un metal magnético de color gris acerado. Se disuelve lentamente en ácido sulfúrico o clorhídrico diluido en caliente, y más rápidamente en ácido nítrico, formando compuestos cobaltosos que provienen del óxido de cobaltoso, CoO. Existen otros dos óxidos: el óxido cobáltico, Co2O3,del que derivan los compuestos cobálticos, extremadamente inestables, y el óxido cobaltoso. Todos los óxidos de cobalto se disuelven en ácidos formando sales cobaltosas.
Co2O3 + 6HCl 2CoCl2 + Cl2 + 3H2O Co3O4 + 8HCl 3CoCl2 + Cl2 + 4H2O Niquel, Ni El niquel es un metal duro, blanco plateado, es dúctil, maleable y muy tenaz. Los ácidos clorhídrico o sulfúrico diluidos o concentrados lo atacan lentamente, el ácido nítrico diluido lo disuelve fácilmente, pero si es concentrado motiva su pasividad. Solamente se conoce una serie de sales estables, las niquelosas provenientes del óxido niqueloso o verde, NiO. Existe un óxido niquélico negro pardusco, Ni2O3, pero este se disuelve en ácidos formando compuestos niquelosos.
Ni2O3 + 6HCl 2NiCl2 + 3H2O + Cl2 Manganeso , Mn El manganeso es un metal grisáceo de apariencia similar al hierro fundido. Reacciona con el agua caliente dando hidróxido de manganoso e hidrógeno. Los ácidos minerales diluidos y también el ácido acético lo disuelven produciendo sales de manganeso e hidrógeno. Con ácido sulfúrico concentrado caliente se desprende dióxido de azufre. Se conocen 6 óxidos de manganeso: MnO, Mn2O3, Mn3O4, MnO2, MnO3 y MnO7. Todos los óxidos se disuelven en ácido clorhídrico caliente y en ácido sulfúrico concentrado, en caliente formando sales manganosas, los óxidos superiores se reducen con desprendimiento de cloro y oxígeno, según el caso.
Mn + 2HCl MnCl2 + Mn MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O Mn2O2 + 8HCl 3MnCl2 + Cl2 + 4H2O 2MnO3 + 4H2SO4 4MnSO4 + O2 + 4H2O 2Mn3O4 + 6H2SO4 6MnSO4 + O2 + 4H2O 2MnO2 + 2H2SO4 2MnSO4 + O2 + 2H2O
8
Zinc, Zn El zinc es un metal azulado, es medianamente maleable y dúctil a 110°-150°. El puro se disuelve muy lentamente en ácidos, la reacción se acelera por la presencia de impurezas, o contacto con platino o cobre, producidos por el agregado de algunas gotas de soluciones de las sales de estos minerales. Esto explica por qué el zinc comercial, se disuelve fácilmente en ácidos clorhídricos y sulfúricos diluidos con desprendimiento de hidrógeno. Se disuelve en nítrico muy diluido, pero sin desprendimiento gaseoso, aumentando la concentración del ácido se desprende óxido nitroso u óxido nítrico, lo que depende de la concentración, el ácido nítrico concentrado tiene muy poca acción debido a la escasa solubilidad del nitrato de zinc. El zinc se disuelve también en soluciones de hidróxidos alcalinos con desprendimiento de hidrógeno y formación de zincatos.
Zn + H2SO4 ZnSO4 +H2 4Zn + 10HNO3 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O 4Zn + 10HNO3 4Zn(NO3)2 + N2O + 5H2O 3Zn + 8HNO3 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O Zn + 2H2SO4 ZnSO4 + SO2 + 2H2O Zn + 2NaOH Na2ZnO2 + H2
9
Conclusiones
los cationes del segundo grupo de la tabla periódica, presentan diferentes colores y tipos de precipitados es necesario que los tubos de ensayo estén completamente limpios y secos para evitar la presencia de otras sustancias por contaminación
10
BIBLIOGRAFIA
http://www.ciens.ucv.ve:8080/generador/sites/martinezma/archivos/Cationes.pdf https://www.google.com.pe/search?q=marcha+analitica+de+cationes&biw=1366&bih=651&tb m=isch&source=lnms&sa=X&ved=0ahUKEwilqa6S0PfPAhVDKyYKHV10A2MQ_AUIBigB&d pr=1#imgrc=OVhhA0TC6PT1bM%3A https://es.wikipedia.org/wiki/Marcha_anal%C3%ADtica http://www.academia.edu/7391792/MARCHA_ANALITICA_DE_CATIONES_GRUPO_1_junt ando
11