INTRODUCCIÓN El siguie siguiente nte infor informe me tiene tiene como como objeti objetivo vo plasm plasmar ar los conoci conocimi mient entos os impartidos en clase y desarrollados en el laboratorio en este caso la identi!caci"n de los iones Cu#$ y Cd#$ mediante la aplicaci"n de la marc%a anal&tica de cationes del del grupo II' II' mediante la aplicaci"n del m(todo proporcionado por la gu&a de laboratorio) *ara la reali+aci"n de la pr,ctica se cont" con una variedad de insumos y material materiales es los cuales cuales fueron fueron propor proporciona cionados dos por el laborato laboratorio rio de la -acultad de Ingenier&a .eogr,!ca 'mbiental y en Ecoturismo -I.'E)
/U0TI-IC'CIÓN /U0TI-IC'CIÓN
1a importancia de esta pr,ctica reside en comprender a nivel pr,ctico cual es el comportamiento esperado en las reacciones 2ue se estudian en clase as& como a trav(s de las variaciones en las caracter&sticas de la soluci sol uci"n "n 2ue contie contiene ne el analit analito o estud estudiad iado o entend entender er cu,les cu,les son son las reacciones dentro de la soluci"n estudiada)
O3/ETI4O0 .ENER'1 5
Identi!car mediante la observaci"n de las variaciones f&sicas visibles de la soluci"n las reacciones internas 2ue afectan al analito)
E0*EC6-ICO0 5 5
Relacionar los cambios de tonalidad con la formaci"n de los complejos 2u&micos respectivos) Identi!car la relaci"n 2ue e7iste entre el aumento de un ion y la solubilidad de la soluci"n)
ANTECEDENTES
Naturaleza de los Iones estudiados 1os iones estudiados pertenecen a los elementos de transici"n cuya principal caracter&stica es 2ue estos incluyen en su con!guraci"n electr"nica un orbital d parcialmente lleno de electrones) Propiedades físicas Casi todos los elementos son metales t&picos de elevada dure+a con puntos de fusi"n y ebullici"n altos buenos conductores tanto del calor como de la electricidad) 8uc%as de las propiedades de los metales de transici"n se deben a la capacidad de los electrones del orbital d de locali+arse dentro de la red met,lica) En metales cuantos m,s electrones compartan un n9cleo m,s fuerte es el metal) *oseen una gran versatilidad de estados de o7idaci"n pudiendo alcan+ar una carga positiva tan alta como la de su grupo e incluso en ocasiones negativa :Como en algunos complejos de coordinaci"n;) 5 5 5 5 5
*ueden formar aleaciones entre ellos) 0on en general buenos catali+adores) 0on s"lidos a temperatura ambiente :e7cepto el mercurio; -orman complejos i"nicos) 0us combinaciones son fuertemente coloreadas)
De i+2uierda a derec%a soluci"n acuosa de< Co:NO=;$ :rojo;> ?$Cr$O@ :anaranjado;> ?$CrOA :amarillo;> NiCl$ :verde;> Cu0OA :a+ul;> ?8nOA :violeta;)
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
8ateriales 5 5 5 5 5
.radilla Tubos de ensayo *ipeta con agua destilada *apel tornasol *in+a
Insumos 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
0ol) Cu0OA 0ol) CdCl$ 0ol) NaOB 8 0ol) NaOB 8 0ol) NBAOB 8 0ol) NBAOB 8 0ol) CB=5COOB 8 0ol) ?A -e:CN;F G)H8 0ol) B$0OA 8 0ol) ?CN G)$H 8 0ol) Na$0
) Caso < Determinaci"n de Cu#$ 0e prepararan dos tubos de ensayo o
Tubo
'adir a un tubo de ensayo la soluci"n Cu0OA a partir de la cual se identi!car, el CU #$
'adir $ gotas de NaOB 8 Se observa que la solución se torna lechosa y empieza a sedimentar como Cu(OH) 2.
'adir H gotas de NaOB 8) Se observa que la solución toma un color azul intenso y forma una solución coloidal.
0e pasa la soluci"n por bao mar&a y se puede observar que esta toma un color oscuro.
o
Tubo $
0e reali+an los mismos pasos 2ue el tubo anterior y se aade NBAOB 8
%asta obtener un pB alcalino
'adir NBAOB H8 Se observa el cambio de separación de fases
'cidi!car con CB=5COOB a un pB menor 2ue J y aadir soluci"n ?A-e:CN;F G)H8 Se lora identi!car el Cu"2 en el precipitado por el color caracter#stico del cobre.
$) Caso $< Determinaci"n de Cd#$ 0e trabajar, primero con una soluci"n de la cual m,s adelante se separar en dos tubos de ensayo el procedimiento es el 2ue sigue)
'adir a un tubo de ensayo la soluci"n CdCl$ a partir de la cual se identi!car, el Cd #$
'adir $ gotas de NaOB 8 Se observa que la solución se torna opalescente y precipita.
'adir H gotas mas de NaOB 8) Se observa que vuelve mas clara y se observa una precipitación mas intensa.
0e aade NBAOB 8 K luego NBAOB H8 Se observa la t#pica clari!cación de la solución mediante la disolución del precipitado previo
' partir de a%ora se separa la soluci"n en dos tubos de ensayo y se procede como continua)
o
Tubo
0e aade B$0OA 8 y posteriormente se agrega ? A-e:CN;F G)H8 Se observa que la solución se vuelve translucida.
o
Tubo $
0e aaden gotas de ?CN a la soluci"n Se observa que la solución se vuelve semitransparente y diluida
*osteriormente se aade Na$0 Se observa la formación de una solución de color amarillo caracter#stico y de naturaleza coloidal
CESTIONARIO ) LCu,l es el reactivo de grupoM y el valor de pB en el Lcu,l se desarrollar,n los ionesM El reactivo de grupo es el B $0 y el pB en el cual se desarrollan los iones es de G)H $) En la literatura nos indican trabajar< %aciendo burbujear sulfuro de %idr"geno gaseoso :o soluci"n acuosa saturada;) *ero dadas las condiciones de nuestro laboratorio de trabajo Lcon 2u( reactivo se trabaj"M En el caso de la marc%a anal&tica para determinar le ion Cd #$ se utili+" el Na$0 en ve+ de B$0)
=) Escriba las reacciones 2u&micas al adicionar gotas de i"n sulfuro en los tubos de ensayo 2ue conten&a< i"n bismuto i"n cubre y i"n cadmio) Cd:CN;AF5$ # Na$0 5555 Cd0 # $NaCN $ A) Complete la siguiente tabla< Cati" n
'dicionar gotas NaOB< R)P)
Cu$#
NaOB 8
NBAOB 8
Cu$## NaOB 5555 Cu:OB; $
Cu:OB;$# Cu:OB;$
NaOB 8
NBAOB H8
Cu$## NaOB 5555 Cu:OB; $
Cu:OB;$# NBAOB Cu:NB =;AF
NaOB 8
NBAOB 8
Cu$## NaOB 5555 Cd:OB; $
Cd:OB;$# Cd:OB;$
NaOB 8
NBAOB H8
Cu$## NaOB 5555 Cd:OB; $
Cd:OB;$#
Cu$#
Cd$#
Cd$#
'dicionar gotas de
Observacione s
NBAOB< R)P
NBAOB
NBAOB
NBAOB
5555
0e forma un precipitado
Debido e7ceso 5555 forma complejo 2u&mico
5555
al se un
0e forma un precipitado
Debido e7ceso 5555 forma
al se un
Cd:NB =;AF
complejo 2u&mico
H) H)5 Complete la siguiente Tabla< *recipitado
?ps
0olubilidad
Cu 0
Q)HGSAH
)$$7G5$=
Cd 0
)7G5$Q
)$=7G5A
LPui(n precipita primeroM
CONCLSIONES
5
0e pudieron determinar mediante la observaci"n en el laboratorio los diferentes cambios de aspecto 2ue toma la solucion conforme se van aadiendo los reactivos lo cual demuestra en vivo lo 2ue se espera al leer la literatura
5
0e observ" 2ue acorde con la literatura los compuestos provenientes del grupo de elementos de transici"n forman usualmente complejos coloreados lo 2ue ayuda a su f,cil identi!caci"n)
APORTE AM!IENTAL
Restauraci"n # re$ediaci"n de A%uas Conta$inadas 1a remediaci"n de las aguas relacionadas con la miner&a pasa por su depuraci"n) En algunos casos esta remediaci"n es relativamente sencilla< las aguas procedentes de las +onas de labores :del fondo de mina ya sea subterr,nea o a cielo abierto; o las empleadas en los procesos mineral9rgicos o metal9rgicos son f,ciles de controlar y salvo un vertido accidental pueden ser depuradas antes de ser vertidas a cauces p9blicos caso de 2ue esto sea necesario) No %ay 2ue olvidar 2ue a menudo la miner&a se lleva a cabo en ,reas con un cierto grado de aride+ por lo 2ue en estos casos las aguas no llegan nunca a ser vertidas sino 2ue se reutili+an en los diversos procesos mineros normalmente con un cierto grado de depuraci"n entre una y otra aplicaci"n) *or otra parte cabe %acer notar 2ue el ambiente minero genera en s& una amplia gama de riesgos de contaminaci"n de las aguas subterr,neas o super!ciales) Estos se relacionan b,sicamente con la li7iviaci"n de los productos mineros :rocas y minerales;) Este riesgo abarca desde las aguas de mina :de operaciones subterr,neas o a cielo abierto; 2ue se in!ltran %acia el subsuelo o las aguas de lluvia 2ue se in!ltran en balsas y escombreras y 2ue posteriormente pueden in!ltrarse en el suelo y pasar al subsuelo o incorporarse a la escorrent&a $uas super!ciales
1a soluci"n a los problemas derivados de los vertidos de las aguas residuales de las instalaciones mineras a cauces super!ciales pasa por su depuraci"n 2ue estar, soportada por una tecnolog&a adecuada a este !n en funci"n de las caracter&sticas f&sico52u&micas de cada caso concreto) 'lgunas de las t(cnicas 2ue se pueden emplear son< V Neutrali+aci"n) 0e suelen emplear carbonatos en especial el carbonato c,lcico por su reactividad incluso con ,cidos d(biles) No %ay 2ue olvidar 2ue produce la emisi"n de CO$ as& 2ue nunca debe %acerse en ambiente cerrado para evitar la posibilidad de into7icaci"n por acumulaci"n de este gas)
V Eliminaci"n de sales indeseables) En cada caso tendremos o podremos tener distintas sales cuyo vertido no es deseable de forma 2ue cada caso puede resultar muy diferente) Necesitaremos estudiar 2u( proceso o procesos 2u&micos son susceptibles de ocasionar reacciones espec&!cas con los compuestos problem,ticos en disoluci"n para en unos casos producir otros compuestos menos problem,ticos o precipitar compuestos s"lidos o formar gases 2ue se eliminen a la atm"sfera :caso de 2ue no constituya otro problema mayor;) V Eliminaci"n de metales pesados :8*;) 1os 8* constituyen casi siempre un problema de importancia mayor por lo 2ue se consideran aparte del caso anterior a pesar de tratarse de una variante del mismo ya 2ue :por lo general; se suelen encontrar formado sales solubles :o en la fracci"n particulada;) 0e pueden eliminar por m(todos 2u&micos y f&sico52u&micos) 5 1os m(todos 2u&micos corresponden fundamentalmente a precipitaci"n con alg9n reactivo adecuado :Tablas y $;) *or ejemplo el mercurio se %ace reaccionar con Na$0 :soluble; dando origen al Bg0 insoluble) 8uc%os otros metales formadores de sulfuros :p)ej) *b Wn; pueden precipitarse de la misma manera) A%ente de precipitaci"n
&enta'as
Bidr"7ido c,lcico
3ajo coste
Carbonato s"dico Bidr"7ido s"dico
0oluble) R,pido 1impio) R,pido
'mon&aco
0oluble) R,pido
Incon(enientes Impure+as) *roceso lento *recip) Ca0OA CaCO= Coste superior Coste relat) 'lto -orm) complejos Nitrato amonico residual
*roductos muy Desprend) B$0 insolubles Xcido sulf9rico R,pido) 3ajo coste *recip) Ca0O A Xcido clor%&drico R,pido) 1impio Coste relat) 'lto Disponible gases Di"7ido de carbono combust) Tabla < 'gentes empleados para la eliminaci"n de iones met,licos pesados por precipitaci"n 0ulfuro s"dico
Metales
%esiduo
Recubrimientos 'cabado met,licos 'gua residual 0oluciones met,licas -ango Cu electrol&tico Compuestos CuJ's Baluros CuJ'l 8iner&a Cu no electrol&tico Impresi"n 0oluci"n de 4
Reacti(o
) Recuperaci"n Cd Cu Wn
Cd Cu Wn
0ulfuro
Cu Cr Ni
NaOCl NaOB Na%0O= QQ Cr Ni Cu
Cr Ni
Na$CO=
Q Ni
Cu
CaCO=
@H5QG Cu
'u 'g Cu 0e
Cloraci"n
)@ 'u
's Cu
0ulfuro
) 's Cu
Cu 'l 'l Cu Ca 8g 0ulfuro#%idr"7ido#ag 8n Ni -e Wn ente o7idante
H Cu
Cu
NB=
G5 Cu
Cu 4
NB= NaOB ?OB Ca:OB;$
)H Cu G 4$OH Q Cu Ni GG Y G5H Ni 4
Residuo el(ctrico Cu Ni Y
Carbonato %idr"7ido
QH metales
'ceite pesado Ni 4 NaClO= NaOB NBAOB 'cabados Cd Cu Cr NaOB =5Q Wn met,licos Ni Wn Residuo de Bidrocloruro de Cu )= Cu -errita %idro7il amina # NaOB Residuo Cu Na$0$O= )@ Cu industrial 'gua residual 'g Cloruro # Cu Wn $5 'g Residuo Co Cu Ni B$O$ ,cido o7,lico =5 Co Cu Ni electrolisis Tabla $)5 *recipitaci"n de metales pesados mediante diferentes reactivos 1os m(todos f&sico52u&micos se basan en la captaci"n del metal por compuestos con capacidades Zsorcitivas[< susceptibles de incorporar el metal a su estructura cristalina en unos casos sustituyendo a alg9n otro cati"n no t"7ico :intercambio i"nico; en otros casos precipitando sobre el compuesto 2ue act9a como trampa para el metal) *or ejemplo ENU0' en su e7plotaci"n para uranio de Ciudad Rodrigo :0alamanca Espaa; utili+aba intercambio i"nico para eliminar el metal de las aguas de lavadero y de fondo de corta) El intercambio i"nico tiene la ventaja de 2ue es reversible de forma controlada es decir 2ue una ve+ 2ue %emos captado el metal podemos reali+ar su Zeluci"n[ devolvi(ndolo a la disoluci"n lo cual en ocasiones permite su aprovec%amiento) 1os dem,s mecanismos retienen el metal de forma m,s Zpermanente[ de forma 2ue se puede considerar Zinmovili+ado[ o
Zinerti+ado[ para ser tratado como un residuo no t"7ico o para ser utili+ado en procesos metal9rgicos) El paso !nal es el vertido de estas aguas depuradas a un cauce \uvial en condiciones 2ue no sean consideradas como un riesgo para el medio ambiente) Otra cuesti"n importante es la derivada del %ec%o de 2ue por lo general durante el proceso de tratamiento de depuraci"n se generan productos indeseables< sobre todo los lodos residuales en los 2ue 2uedan almacenados los productos contaminantes) LPu( %acer con ellosM *or lo general constituyen un residuo t"7ico y peligroso 2ue debe ser recogido por un .estor de Residuos para ser depositados en unalmac(n de seguridad adecuado a este !n) En el caso de la miner&a este Zalmac(n de seguridad[ %a sido a menudo alguna +ona del yacimiento ya e7plotada :p)ej) m(todo de corte y relleno; uno poco accesible o las propias escombreras de la e7plotaci"n sin embargo estas posibilidades se van poco a poco alejando de lo ambientalmente adecuado)
!I!LIO*RA+,A 'le7iev 4)N) :@H;) 0emimicroan,lisis Pu&mico Cualitativo) Editorial 8ir58osc9) 4ogel 'rt%ur :@;) Pu&mica 'nal&tica Cualitativa) Editorial ?apelus+) 0)') 0e7ta edici"n) 3uenos 'ires) -rit+ -eigl54in+en+ 'nger :QG;) *rueba a la gota en 'n,lisis Inorg,nico) Editorial El 8anual 8oderno 0)') 8(7ico)
0oo]5Yest5 Boller :$GGH;) -undamentos de Pu&mica 'nal&tica) Editorial T%omson) Q a) edici"n) Impreso en 8(7ico) Bamilton50impson5Ellis) :QQ;) C,lculos de Pu&mica 'nal&tica) 0(ptima edici"n) Editorial 8c) .ra^ Bill) 3ogot,) 3uenos 'ires) -ernando 8urriel 8art&) Puimica 'nalitica Cualitativa) Ed) *araninfo) *ags< =Q S AA %ttp
