UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS F.I.G.M.M.G. E.A.P. E.A.P. Ingeniería Ingeniería de Minas Minas
QUIMICA INORGANICA Y CUALITATIVA Cationes - Grupo II Docente: Ing. Godelia Canchari Alumno: Rodrigue Garcia Ma! "r#an C$digo: %&%&'(') Ciudad *ni+ersitaria
2016
INDICE RE,*ME... /01 I2R3D*CCI3 /)1 PRE4IMIARE,. /&1 MARC3 2E3RIC3. /51 PR3CEDIMIE23, E6PERIME2A4E,...... /%'1 RE,*42AD3, /%(1 C3C4*,I3E,... /%01 REFERECIA "I"4I3GRAFICA. /%71
RESUMEN ,34*"I4IDAD 8 PRECIPI2ACI9 ,e entiende por soluilidad de un soluto en un disol+ente la concentraci$n ;ue presenta una disoluci$n saturada< es decir< en e;uilirio con el soluto sin disol+er. ,e puede decir ;ue una sustancia en un determinado disol+ente es: • • •
,olule si su soluilidad es igual o ma#or a '<% M Poco solule si su soluilidad se sit=a entre '<% # '<''% M Insolule si su soluilidad no llega a '<''% M
Muchos compuestos i$nicos son astante solules en agua. Cuando se disuel+en se disocian completamente en sus iones. Es el caso< por e>emplo de #oduro de sodio< donde el proceso de disociaci$n es completo:
H 2O
→
aI/s1
a?/ac1 ? I-/ac1
Como saemos< cual;uier c@lculo reerente a esta reacci$n implica tener en cuenta< =nicamente< su este;uiometria. Es decir< ;ue para este e>emplo< % mol de aI proporcionaría un mol de iones a ? # un mol de iones I -. ,in emargo< otras muchas sustancias i$nicas tienen una soluilidad mu# pe;ueBa son pr@cticamente insolules. En estos casos podemos halar de un estado de e;uilirio entre los iones disueltos< ase lí;uida /acuosa1< # la sal sin disol+er o precipitada< la ase s$lida. Para un compuesto de $rmula general A n"m< el e;uilirio de soluilidad puede representarse por:
An"m/s1 n Am? ? m "n? Ahora< cual;uier c@lculo conlle+a< necesariamente< adem@s de la este;uiometria de la reacci$n< el uso de la constante de e;uilirio ;ue se denomina constante del producto de soluilidad< s< o simplemente producto de soluilidad.
4a precipitaci$n de un compuesto i$nico poco solule puede tener lugar cuando se meclan dos disoluciones en las ;ue cada una de ellas contiene uno de los iones ;ue orman dicho compuesto. Así< el cloruro de plata< AgCl< es una sal de color lanco mu# insolule. Al meclar una disoluci$n de nitrato de plata< Ag3 0< ;ue contiene el ion Ag? < con otra disoluci$n de cloruro s$dico ;ue contiene el ion Cl -< se produce la precipitaci$n del AgCl
Ag?/ac1 ? Cl-/ac1 AgCl/s1 En la reacci$n no se escrien los iones 3 0- # a? #a ;ue no inter+ienen en el proceso< son iones espectadores.
INTRODUCCIÓN 4a precipitaci$n es una operaci$n eica # sencilla utiliada en el laoratorio para otener sustancias insolules< o mu# poco solules. 2iene lugar al meclar dos disoluciones ;ue contiene cada una< una especie reaccionantes de la reacci$n de precipitaci$n. ,i en el transcurso de la reacci$n la concentraci$n de los reaccionantes llega a superar el producto de soluilidad correspondiente< se producir@ la precipitaci$n. Para poder e!plicar ;uímicamente la ormaci$n de un precipitado en primer lugar se estudia el proceso in+erso:
*n s$lido se disuel+e cuando sus partículas< sean i$nicas o moleculares< pasen a la disoluci$n gracias a ;ue las interacciones entre las molculas o iones # el disol+ente +encen las ueras de cohesi$n del soluto. A medida ;ue esto ocurre las molculas disueltas +an aumentando en n=mero # así +an disminu#endo las distancias entre ellas< lo ;ue aumenta la proailidad de ;ue se producan interacciones ;ue dan lugar s$lido. Cuando la +elocidad de disoluci$n se iguala a la de ormaci$n del solido se alcana una situaci$n de e;uilirio< es lo ;ue conoce como disoluci$n saturada.
PRELIMINARES 4a ;uímica analítica /del griego ἀHJKL1 es la rama de la ;uímica ;ue tiene como inalidad el estudio de la composici$n ;uímica de un material o muestra< mediante dierentes mtodos de laoratorio. ,e di+ide en ;uímica analítica cuantitati+a # ;uímica analítica cualitati+a. 4a =s;ueda de mtodos de an@lisis m@s r@pidos< selecti+os # sensiles es uno de los o>eti+os esenciales perseguidos por los ;uímicos analíticos. En la pr@ctica< resulta mu# diícil encontrar mtodos analíticos ;ue cominen estas 0 cualidades #< en general< alguna de ellas dee ser sacriicada en eneicio de las otras. En el an@lisis industrial< la +elocidad del proceso suele condicionar las características del mtodo empleado< m@s ;ue su sensiilidad. Por el contrario< en to!icología la necesidad de determinar sustancias en cantidades mu# pe;ueBas puede suponer el empleo de mtodos mu# lentos # costosos. 4as características generales de la ;uímica analítica ueron estalecidas a mediados del siglo 66. 4os mtodos gra+imtricos eran preeridos< por lo general< a los +olumtricos # el empleo del soplete era com=n en los laoratorios. Autores como einrich Rose /%5N)-%O&71 # arl R. Fresenius /%O%O-%ON51 pulicaron inlu#entes oras durante estos aBos< ;ue estalecieron las características generales de la disciplina. El segundo ue< adem@s< el editor de la primera re+ista dedicada e!clusi+amente a la ;uímica analítica< Zeitschrift für analytische Chemie /Revista de Química analítica1< ;ue comen$ a aparecer en %O&(. arl R. Fresenius cre$ tamin un importante laoratorio dedicado a la enseBana de la ;uímica analítica # a la realiaci$n de an@lisis ;uímicos para di+ersas instituciones estatales e industrias ;uímicas. El desarrollo de los mtodos instrumentales de an@lisis ;uímico se produ>o en el =ltimo cuarto del siglo 6I6< gracias al estalecimiento de una serie de correlaciones entre las propiedades ísicas # la composici$n ;uímica. 4os
traa>os de Roert "unsen # Gusta+ Roert irchho estalecieron las ases de la espectroscopia e hicieron posile el descurimiento de numerosos elementos. ue+os instrumentos $pticos< como el colorímetro o el polarímetro< simpliicaron e hicieron mucho m@s r@pidos un gran cantidad de an@lisis de importancia industrial.
MARCO TEÓRICO *n precipitado es el s$lido ;ue se produce en una disoluci$n por eecto de cristaliaci$n o de una reacci$n ;uímica. Dicha reacci$n puede ocurrir cuando una sustancia insolule se orma en la disoluci$n deido a una reacci$n ;uímica o a ;ue la disoluci$n ha sido soresaturada por alg=n compuesto< esto es< ;ue no acepta m@s soluto # ;ue al no poder ser disuelto< dicho soluto orma el precipitado.
Formaci$n En la ma#oría de los casos< el precipitado /el s$lido ormado1 cae al ondo de la disoluci$n< aun;ue esto depende de la densidad del precipitado: si el precipitado es m@s denso ;ue el resto de la disoluci$n< cae. ,i es menos denso< lota< # si tiene una densidad similar< se ;ueda en suspensi$n. El eecto de la precipitaci$n es mu# =til en muchas aplicaciones< tanto industriales como cientíicas< en las ;ue una reacci$n ;uímica produce s$lidos ;ue despus puedan ser recogidos por di+ersos mtodos< como la iltraci$n< la decantaci$n o por un proceso de centriugado.
,oluilidad Deinir a la soluilidad como la cantidad de una sustancia ;ue se disuel+e en una cantidad de sol+ente a una temperatura especíica< da pauta a una identiicaci$n de los compuestos ;ue ser+ir@n para ormar una soluci$n
saturada. 8 así distinguirlos de un precipitado< el cual se deine como una sustancia insolule ;ue se orma en una soluci$n # se separa de ella. 4os precipitados< tienen cierto tratamiento para ser separados< procedimiento ;ue inicia con la digesti$n< en este proceso se ponen en contacto los precipitados con sus aguas madres. 4a digesti$n de la ma#or parte de los precipitados a lugar a su puriicaci$n< por ;uedar las impureas en la soluci$n durante el proceso de recristaliaci$n. De esta orma< despus de la digesti$n< dee procederse al iltrado de un precipitado< el cual comprende tres ases: a1 Decantaci$n: Consiste en pasar a tra+s del iltro tanto lí;uido sea posile< manteniendo el s$lido precipitado pr@cticamente sin perturar el +aso donde se orm$. Procediendo así< se acorta el tiempo total de iltraci$n # se retrasa la ostrucci$n de los poros del medio iltrante con el precipitado. 1 4a+ado: Proceso en el cual se aBade una cantidad pe;ueBa del lí;uido de la+ado adecuado al precipitado< la ma#or parte del cual dee ;uedar en el +aso despus de ;ue el lí;uido en ;ue se orm$ se ha +ertido sore el iltro. El lí;uido de la+ado dee cumplir con los siguientes re;uisitos. %-. E4 disol+ente dee tener un coeiciente de temperatura amplio respecto a la soluilidad de la sustancia. (-. 4as impureas deen ser o insolules en caliente o solules en río 0-. 4a +olatilidad del disol+ente dee ser moderada. 7-. El disol+ente dee ser ;uímicamente inerte respecto a la sustancia. Desde el punto de +ista pr@ctico el !ito de las separaciones por precipitaci$n depende en gran manera de la =ltima etapa de las ases ;ue< generalmente< se realia por alg=n procedimiento de iltraci$n.
c1 2rans+ase: El grueso de precipitado se pasa del +aso al iltro mediante adecuadas corrientes del lí;uido de la+ado con+enientemente dirigidas. En sta =ltima etapa< el agua ser@ cominada con alcohol para desechar el e!ceso de lí;uido. ,in emargo< la contaminaci$n de los precipitados es un
aspecto importante a considerar en los procesos de separaci$n por precipitaci$n< puesto ;ue deido a las m=ltiples ormas de maniestarse< es diícil tener un precipitado totalmente puro. 4a contaminaci$n seg=n oltha
•
•
Co-Precipitaci$n: El precipitado undamental # el contaminante se originan al mismo tiempo< pudindose distinguir entre dos tipos: por adsorci$n # por oclusi$n. Por adsorci$n consiste en un arrastre de impureas en la supericie del precipitado< mientras ;ue en la oclusi$n< el arrastre de las impureas se realia en el interior de las partículas primarias del precipitado.
Pos-precipitaci$n: El precipitado undamental estaa inicialmente puro< producindose la contaminaci$n despus ;ue la precipitaci$n ha terminado. Este en$meno se a+orece con el tiempo de agitaci$n # con la ele+aci$n de la temperatura< pudiendo llegar a un aumento del %'' en el peso del precipitado puro.
En la cristaliaci$n la ase s$lida se orma por precipitaci$n de la soluci$n< al constituirse el cristal ha# una gran tendencia a ormar una red organiada de una sola sustancia< ;uedando las impureas en la ase lí;uida. 4os me>ores cristales se otienen por enriamiento lento de la soluci$n. Mientras menor sea la temperatura inal ma#or ser@ el rendimiento. El enriamiento lento se logra< en general< de>ando el matra en reposo< simplemente< sin tocarlo. Cuando se tienen cristales de la sustancia< de otra procedencia< generalmente es posile iniciar la cristaliaci$n Qsemrando< es decir< aBadiendo algunos cristalitos a la soluci$n soresaturada.
2ipos de precipitados
Precipitado coloidal Est@ ormado por partículas mu# pe;ueBas< ;ue no precipitan por eecto de la gra+edad< por lo cual< la disoluci$n tiene un aspecto turio. Estas partículas no pueden separarse del disol+ente mediante el papel de iltro< #a ;ue< deido a su pe;ueBo tamaBo< atra+iesan la trama de ste. Este tipo de precipitado se
orma si la soresaturaci$n es grande< puesto ;ue la +elocidad de nucleaci$n tamin lo es< # se orman muchos n=cleos ;ue crecen poco.
Precipitado cristalino 4as partículas ;ue orman el precipitado son grandes # la disoluci$n ;ueda transparente. Este precipitado se orma si la soresaturaci$n es pe;ueBa< por;ue la +elocidad tamin lo es< # se orman pocos n=cleos ;ue crecen mucho.
Mecanismo 4a ormaci$n de un precipitado< a partir de sus iones en disoluci$n< sigue un mecanismo constituido por dos etapas: a1 ucleaci$n ,i disponemos de una disoluci$n soresaturada< se orman unas partículas diminutas< pero lo suicientemente grandes como para considerarse ase s$lida< llamadas n=cleos. Esto tiene lugar por la uni$n de un determinado n=mero de iones de signo opuesto: Cuanto ma#or es la soresaturaci$n< ma#or es la +elocidad.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL REAC2IS3, (,
Cu(? Cu, /negro1 Cu,37 ? (, T Cu,? (,37
Cd(? ,olule en 3 0 # (,37 en caliente Insolule en C Cd,37 ? (,T Cd, ? (,37
"i0? Pardo de "i (,O Insolules en @cidos diluidos # en 7, ,olule en 3 0 # ("i/301( ? (, T"i(
&30 a3
Aul de Cu/31( Insolule en e!ceso moderado de reacti+o
"lanco de Cd/31 ( Insolule en e!ceso de reacti+o
"lanco de "i/31 ( ,olule en e!ceso de reacti+o en @cidos
Cu,37 ? (a3 T Cu/31( ?a(,37
Cd,37 ? (a3 T Cd/31( ? a(,37
?U /eullici$n1 T Am
?U /eullici$n1
"i/301(? 0 a3T"i/310?0a
Cu/31(T Cu3 ?(3
,olule "i/310 T "i/31 ?
73
Celeste ,olule en e!ceso de reacti+o /Cu/(171,37 ( Cu,37? ( 73T Cu,37? Cu/31(
I
"lanco de Cd/31 ( ,olule en e!ceso de precipitado Cd,37? 73TCd(3? /71(,37
,al @sico Insolule en e!ceso d reacti+o /dierencia con el Cu( Cd(?1
Pardo de CuI( ,e disuel+e en e!ceso de reacti+o # colorea de pardo la soluci$n
Pardo 3scuro ,olule en e!ceso de reacti+o dando una soluci$n amarilla /"i
Cu,37?( IT CuI(? (,37
"i/3010 ?0 IT"iI0 ?030 "iI0 ? I T / "iI71 "lanco Corresponde a la sal @sica
(3
"i/3010? (3T/"i3130?( C
Amarillo de cianuro c=prico Cu/C1( (Cu,37?7C T (
"lanco de Cd/C1 ( ,olule en e!ceso de reacti+o
"lanco "i/3010 ? 0C T"i ?0 30
Cu/C1(?(0/,317
? (,TAmarillo /suluro de cadmio1 Cd,37?(CT Cd/C1( ?(,37
RESULTADOS CA2I3E, DE4 (er GR*P3 Cu(? Insolule Cl< (,37 ,olule 30 diluido en C Ensa#o al Car$n: ,e otiene core met@lico ro>o sin $!ido +isile Perla de "$ra!: Serde en caliente # Aul en río Ensa#o a la llama: Serde
Cd(? Me>or disol+ente es el 3 0 ,e disuel+e lentamente en Cl # (,37 diluido Ensa#o al car$n: Incrustaci$n parda de $!ido de cadmio Cd3
"i0? Insolule en Cl ,olule en (,37 caliente # en agua regia ("i ?& (,37T"i( /,3710 Me>or disol+ente es el 3 0 ("i? O 30T ("i /301(
CONCLUSIÓN En síntesis podemos decir ;ue las ,oluciones son de suma importancia #a ;ue se orman # las ormamos a diario en nuestra +ida # son la ase de la realiaci$n de algunas de nuestras acti+idades como por e>emplo la alimentaci$n< #a ;ue a;uí se tiene mu# en cuenta la concentraci$n # de ;ue est@n ormados algunas eidas o alimentos ;ue se nos +enden o nosotros mismos preparamos Como ue de esperar pudimos comproar ;ue toda la teoría ;ue saíamos # estudiamos< se cumple en la +ida< #a ;ue todas las soluciones tienen di+ersas características o propiedades como dicen los liros # las personas ;ue conocen el tema< lo cual nos ha permitido reconocer # dierenciar ien cuando se orma o no una soluci$n.
AE63:
"I"4I3GRAFVA Franco< F. WPrecipitaci$n ;uímicaX. WReacci$n antígeno-anticuerpoX. WEnsa#os inmunol$gicosX. WPrecipitaci$n. 2cnicasX.
