Identificación de cationes cationes del grupo I
Química Inorgánica
Universidad de Cartagena Facultad de Ingeniería Programa de Ingeniería Química II semestre Estudiantes: Laur Laura a Nitol Nitola, a, Lizet Lizeth h Ramí Ramírez rez,, Jessi Jessica ca Toro Toro y Kevin Villalobos (excusado) 2 de marzo de 2012
Introducción
Durante la práctica No 2 , se desarrollaron las técnicas correspondientes a la separación de iones de sustancias desconocidas o problema, utilizando como agente precipitante el acido clorhídrico, el cual es el correspondiente para el grupo I de cationes, además de esto se usaron compuestos solubles de amoniaco, yoduros y métodos simples de separación de mezclas, generando el resultado esperado. •
Objetivo General
-Capacitar al estudiante en la obtención e identificación de los cationes del grupo I a través de procedimientos tales como la marcha analítica. •
Objetivos específicos
-Separar efectivamente de una solución problema los cationes correspondientes al grupo I de la marcha analítica -Desarrollar procedimientos efectivos para la obtención de cationes, con los reactivos adecuados. •
Marco teórico
Es de vital importancia para todo aquel que trabaje con compuestos químicos conocer que tipo de soluciones, está trabajando para así sacarles provecho, una técnica que nos permite reconocer ciertos elementos en particular es La marcha analítica, proceso característico de la química analítica, y esta se define como: Un proceso técnico y sistemático de identificación de iones inorgánicos en una disolución mediante la formación de complejos o sales de color único y característico, es el procedimiento por el cual identificamos loa aniones o cationes que se encuentran en una muestra. Las marchas analíticas sistemáticas, utilizan reactivos generales que permiten la separación de los iones o cationes que se encuentran en la solución a analizar, en algunos casos son reactivos selectos o seleccionados como es el caso de cada uno de los grupos, su clasificación es la siguiente: GRUPO I.- La conforma la Ag, Hg, Pb y éstos se precipitan con HCl formando en ésta reacción AgCl, HgCl y PbCl, rara vez se utiliza Ácido Nítrico diluido hasta su precipitación completa. Las marchas analíticas sistemáticas, utilizan reactivos generales, que permiten la separación de los iones en grupos, normalmente por precipitación, después en algunos casos, se fraccionan éstos en subgrupos, utilizando reactivos cada vez más selectivos, hasta la identificación. En los ensayos directos, se emplean reactivos específicos, o bien se consigue la especificidad utilizando el enmascaramiento de los iones que interfieran. Se entiende por reactivos generales, aquellos que reaccionan con un gran número de iones, careciendo por lo tanto, de selectividad, mientras que los reactivos, son
los que actúan sobre unos cuantos iones (selectivos) o bien sobre uno solo (específico). El plomo (II) es un estado de oxidación en que se encuentra el plomo en numerosos compuestos. En medio acuoso, a pH menores a 7.8, puede encontrarse como Pb2+; un catión incoloro debido a la estabilidad de su configuración electrónica ([Xe] 6s2) que impide transiciones electrónicas en longitudes de onda del espectro visible.1 La plata (II) o Ag(II) es un estado de oxidación poco común en el que se encuentra la plata en algunos compuestos. Debido a la acidez y capacidad oxidante que presentaría el catión Ag2+, no es posible encontrarlo libre en solución ni siquiera en medios altamente ácidos. El mercurio (II) es un estado de oxidación en que se encuentra el mercurio en numerosos compuestos. Se puede encontrar como catión mercúrico o Hg2+ en soluciones acuosas con pH inferiores a 2; el cual, debido a la estabilidad de su configuración electrónica ([Xe] 5d10) es incoloro.1
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Proceso Marcha analítica
HCl 6M Solución 1
Solución 2
Luego de ser agregadas 6 gotas de HCl, la solución presentará un precipitado blanco en forma de cristales. Indicando la presencia de Pb 2+
Observará el cambio de sustancia incolora a un tono blancuzco y un precipitado grisáceo.
Se filtró en caliente con yoduro de potasio al 10% , e hidróxido de
Sol-1: La solución se tornó amarillo intenso y se formó un precipitado del mismo
Sol-2: La solución nueva se tornó nuevamente blanco y un precipitado grisáceo. Confirmando la presencia de ion lata.
Solución 3 La solución no presentó ningún
Se le agregó KI y HNO3 y se produjo una solución heterogénea rojiza con un precipitado muy fino negro. Com robando la resencia de
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Montaje
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Materiales y Reactivos
3 sustancias desconocidas 4 vasos de precipitado 2 embudos 4 tubos de ensayo Ácido Clorhídrico 6M Yoduro de Potasio al 10% p/p Hidróxido de amonio Papel filtro Papel pH Agitador Soporte Mechero Gradilla Gotero •
Procedimiento
La disolución original, que puede contener todos los cationes, se trata en caliente con ácido clorhídrico en exceso, se deja enfriar y se filtra, los desechos son materia de estudio para el grupo 2 de cationes. El precipitado blanco que ha podido formarse, puede consistir en los cloruros de
plomo, plata y mercurioso, todos o algunos de ellos. Una parte se trata con agua hirviendo y se filtra en caliente. El cloruro de plomo, se disuelve y en el filtrado puede reconocerse este catión mediante un ioduro o cromato soluble que forman ioduro o cromato de plomo, amarillos, mucho más insolubles. El residuo insoluble en agua caliente se trata con amoniaco diluido; si se ennegrece es que existía en él cloruro mercurioso y se forma mercurio metálico finalmente dividido, el liquido amoniacal, filtrado, podrá contener la plata en forma de ión complejo, si al acidificar nuevamente con HCL se forma un precipitado blanco coaguloso, es que existía efectivamente ion plata. •
Parte Experimental
La práctica Identificación de cationes del grupo I se inició con 3 soluciones problema, contenidas en 3 tubos de ensayo, en las cuales el objetivo era identificar cual de estas contenía los cationes Ag + , Pb+2 y Hg2+2, Para esto, siguiendo con los procedimiento se añadieron 6 gotas de ácido sulfúrico 6M, cual es el agente precipitante, a cada una de las muestras buscando que estas reaccionaran formando precipitado blanco, negro y rojizo indicando la presencia de los iones Ag+, Pb+2 y Hg2+2 , respectivamente.
Las observaciones en esta primera etapa fueron: Muestra No 1
Cantidad sustancia 2 ml
de Gotas HCL 6
2
2 ml
6
3
2 ml
6
de Observaciones Inicialmente la sustancia desconocida era incolora, luego de agregarle HCl ,se precipitó de manera instantánea cristales blancos , indicando la presencia del ion Pb2+ Luego de que se agrego el HCl se observó la solución totalmente blanca y un precipitado grisáceo indicando la presencia del ion Ag+ En esta muestra no hubo ningún tipo de cambio, la sustancia permaneció incolora.
Mas tarde las respectivas sustancias se filtraron y fueron desechados los residuos, respecto a la muestra 1 se filtró con agua caliente, y la muestra 2 se le agregó hidróxido de amonio, mientras que a la muestra 3 se le agregó acido nítrico, obteniendo una coloración rojiza y un precipitado negro. Las observaciones en este segundo filtrado fueron: Muestra No. 1
Cantidad de reactivo sustancia 2 ml KI
pH
Observaciones
0
Luego de agregar yoduro de potasio al 10%p/p La solución
2
4 ml
NH4OH
3
2 ml 2 ml
KI HNO3
Evidencia de ion Pb2+
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se tornó amarillo intenso y se formo un precipitado insoluble del mismo color , indicando la presencia de Pb+2 Tuvimos como resultado la formación de un precipitado blanco coaguloso. Esto confirmo la presencia de ion Ag+ Se agrego HCl 6M sin ningún cambio notorio, luego diluimos la muestra en KI y se formo un precipitado rojizo, más tarde se le agrego el HNO3 formando una solución transparente con un precipitado negro en el fondo mostrando la presencia del catión Hg2+
1
Evidencia del ion Ag+
Evidencia del ion Hg2+
Preguntas Orientadoras
1. ¿Con que acido se trabaja en la marcha analítica del primer grupo y cuáles son sus cationes?
R: En la marcha analítica del primer grupo el agente precipitante es el acido clorhídrico
(HCl) y se emplean los cationes Pb2+, Hg2 2+, y Ag+.
2. Teniendo en cuenta la definición de lluvia de oro, porque al adicionar en nuestra marcha analítica yoduro de potasio (KI) se forma una cristalización particular?
R: La lluvia de oro es la cristalización de yoduro de plomo (II) (PbI₂), formándose así
cristales de color dorado semejantes a pequeños cristales de oro. Si se contiene una solución acuosa con el catión Pb²⁺ y se lo hace reaccionar con el anión I ⁻, precipita el PbI debido a su bajo Producto de solubilidad en agua a temperatura ambiente. Sin embargo, si se aumenta la temperatura, el PbI se disuelve. Al enfriar rápidamente la solución, cristaliza el PbI amarillo dorado, dando la sensación de una "lluvia de oro". Esto también sucede al reaccionarlo con KI también se origina un precipitado de PbI que se disuelve en caliente y da esta cristalización en particular. ₂
₂
₂
₂
3. A que se le denomina filtración, y Porque es importante filtrar las sustancias? R: Se denomina filtración al proceso de separación de sólidos en suspensión en un líquido
mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido. Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas químicas. La filtración es muy importante para la obtención de sustancias, debido a que así remueves o separas desechos y tu sustancia resultante esta de forma pura. 4. ¿Cuáles son los colores correspondientes a cada catión del grupo 1 de la marcha analítica? R: los colores correspondientes son: Pb2+: Se añade KI y da un precipitado amarillo de PbI2 o bien con K 2CrO4.
: En la marcha analítica precipita con HCl, se añade NH 3 y da en el filtro un precipitado negro de Hg 0. 2+
Hg2
Ag+: Con HCl da AgCl (blanco); con KI da AgI (amarillo).
5.
¿Mencione
la
configuración
electrónica
de
los
cationes
del
grupo
Plata 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d8 Mercurio 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d8 Plomo 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10
Bibliografía
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1?
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