MANUAL DE LABORATORIO DE QUIMICA ANALITICA I
Técnicas de Laboratorio compiladas por los profesores del Departamento de Química: Hanael Ojeda Moreno Cristóbal Caicedo Medina Miriam Fontalvo Gómez
INTRODUCCIÓN
En la Universidad del Atlántico, las carreras de ingeniería Química, Química y Farmac Farmacia, ia, Progra Programa ma de Químic Química a y Licenc Licenciat iatura ura en Cienci Ciencias as Natura Naturales les incluy incluyen en dentro de su Pensum la asignatura de Química Analítica que tiene un componente de trabajo en el laboratorio. Hoy día se tiene la tendencia de suprimir el curso de análisis cualitativo, pero la importancia del semimicroanálisis cualitativo es despertar la mente investigadora de los alumnos, orientándolos al conocimiento de los cimientos de l a tecnología y de los equipos que se utilizan en la l a actualidad. La intención de este manual es entonces, que sirva de guía para la realización de las prácticas de laboratorio; específicamente específicamente de los alumnos de las las carreras ya mencionadas, de acuerdo a la formación de investigadores. Con la ventaja de, que al hacer las mismas prácticas todos los alumnos independientemente del grupo al que pertenezcan; se logre una formación más uniforme en la materia de química. Las prácticas que aquí se incluyen, son una recopilación de algunas de las más representativas e ilustrativas, hechas con base en la experiencia tanto de docentes, y de alumnos. Cada una de éstas, han sido realizada varias veces de forma que los procedimientos mencionados, son muy confiables. Por supuesto; si se cuenta con todo lo necesario para la adecuada realización de cada una de las prácticas. Todas las sugerencias y críticas encaminadas hacia la mejora de éste manual, serán bienvenidas; y pueden hacerse llegar al Departamento de Química, Profesora Miriam Fontalvo Gómez, MSc
CONTENIDO OBJETIVO GENERAL ADVERTENCIAS SOBRE EXPERIMENTOS MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO SUSTANCIAS QUE DEBEN USARSE CON PRECAUCIÓN ¿QUÉ HACER EN CASO DE ACCIDENTE? CONOCIMIENTO DEL MATERIAL DE LABORATORIO MATERIAL NECESARIO POR EQUIPO PARA LAS PRÁCTICAS DEL LABORATORIO INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA ANALÍTICA PRÁCTICAS PRELIMINARES: I, II y III PRACTICAS DEL SEMIMICROANALISIS CUALITATIVO: EXPERIMENTO 1: CATIONES GRUPO I EXPERIMENTO 2: CATIONES DEL GRUPO II EXPERIMENTO 3: CATIONES DEL GRUPO III EXPERIMENTO 4: CATIONES DEL GRUPO IV EXPERIMENTO 5: CATIONES DEL GRUPO V EXPERIMENTO 6: ANIONES DEL GRUPO I EXPERIMENTO 7: ANIONES DEL GRUPO II EXPERIMENTO 8: ANIONES DEL GRUPO III EXPERIMENTO 9: ANIONES DEL GRUPO IV EXPERIMENTO 10: ANIONES DEL GRUPO V EXPERIMENTO 11: EFECTO DE LA FUERZA IONICA SOBRE LA DISOCIACION IONICA - EQUILIBRIO QUIMICO: El Principio de Le Chatelier EXPERIMENTO 12: DETERMINACIÓN DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD DE UN ELECTROLITO POCO SOLUBLE EXPERIMENTO 13: SISTEMA ACIDO / BASE Y DETERMINACIÓN COLORIMÉTRICA DEL PH EXPERIMENTO 14: REACCIONES REDOX Y CONSTRUCCIÓN DE CELDAS ELECTROQUIMICAS BIBLIOGRAFÍA
OBJETIVO GENERAL Preparar al estudiante para identificar los distintos tipos de reacciones que se verifican verifican en los cuatro tipos de equilibrios equilibrios estudiad estudiados os en la teoría e identificar identificar los diferentes grupos de cationes y aniones que se encuentran concentrados en la tabla periódica
ADVERTENCIAS ADVERTENCIAS SOBRE EXPERIMENTOS 1. El laboratorio de Química Química Analítica es un lugar donde se desarrollan las prácticas elegidas por el docente para confirmar y reafirmar los conocimientos teóricos impartidos en el salón de clase. 2. Cada alumno deberá ser ser parte de un equipo de trabajo (2 ó 3 estudiantes) estudiantes) 3. Se responsabilizarán sobre el material que le sea asignado para su uso durante cada práctica, el cual deberá ser entregado al final de la jornada, en la cantidad y estado en que se le entregó. 4. Al realizar cada práctica deben seguirse las instrucciones y registrar en su cuaderno de laboratorio todas las observaciones. 5. No cambiar de sitio los reactivos, estos siempre deben permanecer en el área de reactivos. Si llegara a faltar algún reactivo, favor pedirlo ya sea al docente o monitores. 6. Prepare la experiencia y participe en la explicación, se evitará muchas dudas a la hora de trabajar. 7. Se asesorará y resolverán r esolverán las preguntas que se generen durante el análisis. 8. Es importante señalar la l a necesidad de seguir todos los pasos indicados en cada práctica para obtener los resultados correctos de cada experimento. En todas las prácticas deberán anotarse las observaciones, los resultados y las conclusiones. 9. En el caso de que el experimento no resultara como está planeado, el alumno deberá deberá invest investiga igar, r, consu consulta ltarr y agotar agotar todas todas las posibi posibilid lidade adess para para lograr lograr un desarrollo desarrollo correcto. correcto. Si no se lograra lograra el objetivo objetivo de la práctica, debe preguntar preguntar al docente, él le explicará en donde está la falla y la manera de corregirla. De esta form forma a se logr lograr ará á desa desarr rrol olla larr una una acti actitu tud d crít crític ica a haci hacia a la mate materia ria,, un mejo mejor r aprovechamiento de clase práctica y un mayor apoyo a la clase teórica. 10. Los desagües ubicados en cada mesa, no son para tirar basura, para esto existe un recipiente. Evite que las tuberías se tapen y den un mal aspecto al laboratorio. 11. Todas las prácticas se reportarán r eportarán en el cuaderno de laboratorio 12. Los laboratorios no tienen reposición 13. Están prohibidas las visitas durante las sesiones de laboratorio, recuerden que esas horas que dura el laboratorio deben aprovecharse al máximo
MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL LABORA L ABORATORIO TORIO 1. No efectuar experimentos no autorizados, a menos que estén supervisados por el docente. 2. Cualquier accidente debe ser notificado de inmediato al docente o al monitor de laboratorio 3. Uso indispensable de bata y gafas de seguridad como medida de protección. 4. No pipetear directamente con la boca los reactivos líquidos, puede llegar a ingerirlos. Use el succionador adecuado. 5. Lea cuidadosamente la etiqueta del frasco hasta estar seguro de que es el reactivo que necesita, no utilice reactivos que estén en frascos sin etiqueta. 6. Después de utilizar un reactivo tenga la precaución de cerrar bIen el frasco 7. Los tubos, vasos de precipitados, varillas de vidrio y objetos calientes se deben colocar sobre tela de asbesto y en un lugar no muy accesible de la mesa de trabajo, para evitar quemaduras así mismo o a un compañero. 8. Los tubos de ensayo calientes, deben colocarse en una gradilla para tubos de ensayos o dentro de un vaso de precipitados. 9. Cuando se calientan sustancias contenidas en un tubo de ensayo, no se debe apuntar la boca del tubo al compañero o a sí mismo, ya que pueden presentarse proyecciones del líquido caliente 10. La dilución de ácidos concentrados debe hacerse de la siguiente manera: Util Utiliz izar ar reci recipi pien ente tess de pare pared d delg delgad ada. a. Añad Añadir ir lenta lentame ment nte e el ácid ácido o al agua agua resbal resbalán ándol dolo o por por las pared paredes es del recipi recipient ente, e, al mismo mismo tiempo tiempo que se agita agita suavemente. NUNCA AÑADIR AGUA AL ÁCIDO, ya que puede formarse vapor con violencia explosiva. Si el recipiente en el que se hace la dilución se calentara demasiado, interrumpir de inmediato y continuar la operación sobre un baño de agua o hielo. 11. No se debe probar ninguna sustancia. Si algún reactivo se ingiere por accidente, se notificará de inmediato al docente. 12. No manipular cristalería u otros objetos directamente con las manos, si no se tiene la certeza de que están a temperatura ambiente. 13. No se debe oler directamente una sustancia, sino que sus vapores deben abanicarse con la mano hacia la nariz. 14. No tirar tirar o arroja arrojarr sustan sustancia ciass químic químicas, as, sobren sobrenada adante ntess del exper experime imento nto,, al desagüe. En cada práctica se preguntará al profesor sobre los productos que se pueden arrojar por el desagüe, para evitar la contaminación de ríos y lagunas. 15. Cuando en una reacción se desprendan gases tóxicos o vapores de ácidos, la operación deberá hacerse bajo una campana de extracción. 16. 16. Los Los frasc frascos os que que cont conten enga gan n los los reac reactitivo voss a empl emplea earr en la prác práctic tica a debe deben n mantenerse tapados mientras no se usen. 17. No trasladar varios objetos de vidrio al mismo tiempo. 18. No ingerir alimentos ni fumar dentro del laboratorio. 19. 19. Se debe deberá rá mant manten ener er una una adec adecua uada da disc discip iplilina na duran durante te la esta estanc ncia ia en el laboratorio. 20. Estar atento a las instrucciones del docente.
SUSTANCIAS SUSTANCIAS QUE SE DEBEN USAR CON PRECAUCIÓN Toda Todass las las sust sustan anci cias as que que se utili utiliza zan n en las oper operac acio ione ness y reac reacci cion ones es en los los labora laborator torios ios de químic química a son potenc potencial ialmen mente te peligr peligrosa osass por por lo que, que, para para evitar evitar accidentes, deberán trabajarse con cautela y observar un comportamiento en el laboratorio, acorde con las exigencias de la seguridad personal y del grupo que se encuentre realizando una práctica. Numero Numerosas sas sustan sustancia ciass orgán orgánica icass e inorgá inorgánic nicas as son corros corrosiva ivass o se absorb absorben en fácilmente por la piel, produciendo intoxicaciones o dermatitis, por lo que se ha de evitar su contacto directo; si esto ocurriera, deberá lavarse inmediatamente con abundante agua la parte afectada.
RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES PARA EL MANEJO DE ALGUNAS SUSTANCIAS SUSTANCIAS ESPECIFICAS ESPECIFICAS Ácido Fluorhídrico (HF) Causa quemaduras quemaduras de acción retardada retardada en la piel, en contacto con las uñas causa fuertes dolores, y sólo si se atiende a tiempo se puede evitar la destrucción de los tejidos incluso el óseo.
Ácido Nítrico (HNO3) Este Este ácid ácido o daña daña perm perman anen ente teme ment nte e los los ojos ojos en unos unos cuan cuanto toss segu segund ndos os y es sumamente corrosivo en contacto con la piel, produciendo quemaduras y mancha las manos de amarillo por acción sobre las proteínas.
Ácido Sulfúrico (H2SO4), Fosfórico (H3PO4) y Clorhídrico (HCl) Las soluciones concentradas de estos ácidos lesionan rápidamente la piel y los tejidos internos. Sus quemaduras tardan en sanar y pueden dejar cicatrices. Los acci accide dent ntes es más más frecu frecuen ente tess se prod produc ucen en por por salp salpic icad adur uras as y quem quemad adur uras as al pipetearlos directamente con la boca.
¿QUÉ HACER EN CASO DE ACCIDENTE? En caso de accidente en el laboratorio, hay que comunicarlo inmediatamente al docente
SALPICADURAS SALPICADURAS POR ÁCIDOS Y ÁLCALIS Lavar inmediatamente y con abundante agua la parte afectada. Si la quemadura fuera en los ojos, acudir al servicio medico. Si la salpicadura fuera extensa, llevar inmediatamente al lesionado al chorro de la regadera y acudir después al servicio medico.
QUEMADURAS QUEMADURAS POR OBJETOS, LÍQUIDOS O VAPORES CALIENTES Aplicar pomada para quemaduras o pasta dental en la parte afectada. En caso necesario, proteger la piel con gasa y acudir al servicio medico.
CONOCIMIENTO DEL MATERIAL DE LABORA L ABORATORIO TORIO Entre los materiales que se usan con más frecuencia en el semimicroanálisis se encuentran los siguientes:
CÁPSULA DE PORCELANA PINZAS PARA PARA CÁPSULA CÁPSULA DE PORCELANA PORCELANA MORTERO Y PISTILO ESPÁTULA AGITADOR MATRAZ ERLENMEYER EMBUDO PIPETA PROBETA VASO DE PRECIPITADO SOPORTE UNIVERSAL TRIPODE TELA DE ASBESTO ANILLO DE HIERRO MECHERO BUNSEN TUBOS DE ENSAYO PINZAS PARA TUBO DE ENSAYO BURETA CAPSULA CUENTAGOTAS GRADILLA PARA TUBOS DE ENSAYO GRADILLA PARA REACTIVOS ESCOBILLA PARA LAVAR LAVAR TUBOS DE ENSAYO ENSAYO CENTRIFUGADORA BAÑO MARIA GOTEROS
INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA ANALÍTICA El análisis Cualitativo es una rama de la Química Analítica, que se ocupa de la identificación de los constituyentes de los materiales. Los aspectos de la química que se ilustran claramente a través de este análisis son los siguientes: Propiedades físicas de las sustancias, tales como son solubilidad y color Propiedades Propiedades químicas de los metales, no metales y sus compuestos. Propiedades Casoss de equi equilib libri rio o que que se encu encuen entra tran n en las las reac reacci cion ones es ácid ácido o / base base,, Caso oxidación / reducción, soluciones saturadas de sales ligeramente soluble y formación de precipitados.
Términos empleados en análisis Cualitativo Precipitado: Es un sólido formado a partir de una solución. La mayoría de los precipitados son sales ligeramente solubles formadas por la combinación de iones de una solución saturada, la cual temporalmente se sobresatura por la adición del agente precipitante. La solución sobresaturada se convierte rápidamente a solución saturada, conforme los iones se combinan para formar el precipitado. Solución Normal: Una solución 1N es la que contiene un peso equivalente, en gramos, del reactivo en un litro de solución. Solución Molar: Una solución 1 M es aquella que contiene una mol de soluto, en un litro de solución. Centrifugado: Liquido sobrenadante de un precipitado. Residuo: Sólido que resulta al separar el centrifugado del precipitado. Baño Maria: (BoMa) baño de agua con temperatura controlada. Métodos de separación que más se utilizan en análisis cualitativo Los Métodos de Separación se basan en diferencias entre las propiedades físicas de los componentes de una mezcla, tales como: Punto de Ebullición, Densidad, Presión de Vapor, Punto de Fusión, Solubilidad, etc. Los Métodos más conocidos son:
Filtración: El procedimiento de filtración consiste en retener partículas sólidas por medio de una barrera, la cual puede consistir de mallas, fibras, material poroso o un relleno sólido. Decantación: El procedimiento de decantación consiste en separar componentes que contienen diferentes fases (por ejemplo, 2 líquidos que no se mezclan, sólido y líqui líquido do,, etc. etc.)) siem siempr pre e y cuan cuando do exis exista ta una una dife difere renc ncia ia sign signifi ifica cativ tiva a entr entre e las las densidades de las fases. Evaporación: El proce rocedi dimi mie ento nto de evapo aporaci ració ón cons consis iste te en separ eparar ar los los componentes más volátiles exponiendo una gran superficie de la mezcla a la acción del calor. El aplicar calor y una corriente de aire seco acelera el proceso.
PRÁCTICAS PRELIMINARES PRELIMINARES PRÁCTICA PRELIMINAR I OBJETIVO: Identificar cuando ha ocurrido una reacción química o cuando se ha producido un cambio químico FUNDAMENTO Uno de los principales problemas del trabajo del laboratorio es determinar cuando ha ocurrido una reacción química o cuando un cambio químico se ha producido. Los siguientes fenómenos son usualmente asociados con la ocurrencia o no de las reacciones químicas: 1.-CAMBIO DE COLOR: La formación o desaparición de un color es uno de los métodos más usados en la identificación de sustancias 2.-DISOLUCIÓN O FORMACIÓN DE UN PRECIPITADO: Un precipitado es una sustan sustancia cia insolu insoluble ble formad formada a por una reacc reacción ión que que ocurre ocurre en una soluci solución. ón. En Quím Químic ica a Anal Analít ític ica a la form formac ació ión n de un prec precip ipititad ado o cara caract cter erís ístitico co es usad usado o frecuentemente como una prueba o como un medio de separación de una sustancia de otra 3.-FORMACIÓN DE UN GAS: La formación de gases causa efervescencia en una solución, lo cual es un signo de que se ha producido una reacción 4.-FORMACIÓN DE UN OLOR CARACTERÍSTICO 5.-DESPRENDIMIENTO O ABSORCIÓN DE CALOR
METODOLOGÍA: 1- CAMBIO DE COLOR Prueba Prueba para ión férrico férrico (Fe+3): En tres tubos de ensayo adicionar hasta la mitad agua destilada, agregar a cada tubo 2 gotas de HCl 6M y 1 gota de solución de prueba de Nitrato férrico al segundo tubo; luego pasar unas dos gotas de esta solución diluida (del segundo tubo) al tercer tubo. Agregar a cada tubo 1 mL de solución de KSCN 1 M. Compare los colores con el primer tubo (tubo control). Anotar sus observaciones. Escriba las Reacciones observadas
2- FORMACIÓN DE PRECIPITADOS Prueba para el ion cloruro con nitrato de plata: Llenar 3 tubos de ensayo hasta la mitad con agua destilada, agregar 2 gotas de HNO 3 6M a cada uno, adicionar 5 gotas de HCl al segundo tubo, incorporar 1 mL de AgNO 3 a cada tubo. Escriba las reacciones observadas
NOTA: La aparición de una turbidez es debido a la formación de una pequeña cantidad de precipitado TIPOS DE PRECIPITADOS PRECIPITADOS La naturaleza de un precipitado es influenciada grandemente por las condiciones bajo las cuales se forma: a) PRECIP PRECIPITA ITADOS DOS CRISTA CRISTALIN LINOS: OS: Estos Estos son recono reconocid cidos os por la presen presencia cia de much muchas as part partíc ícula ulass pequ pequeñ eñas as con con form forma a y supe superf rfic icie ie suav suaves es y brill brillan ante tess (con (con apariencia de azúcar o sal seca), un precipitado cristalino es el más estable de todos los precipitados ya que sedimenta rápidamente y es fácil de filtrar y lavar METODOLOGÍA: Colocar 1 mL de BaCl 2 1M en un tubo de ensayo, agregar 3 mL de H 2SO4 6 M, agitar vigorosamente. Anotar las observaciones. Escribir las reacciones observadas b) PRECIPITADOS GRANULARES: Es aquel que se agrupa en pequeños trozos o grán gránul ulos os y de form formas as irreg irregul ular ares es sin sin supe superf rfic icie ie suav suave, e, los los cual cuales es sedi sedime ment ntan an rápidamente (apariencia de granos de café) METODOLOGÍA. Agregar 3 mL de AgNO 3 0.5 M en un tubo de ensayo, adicionar HCl HCl 6 M gota gota a gota gota (apr (aprox oxim imad adam amen ente te de 20 a 30 gota gotas) s) agit agitar ar la mezc mezcla la vigorosamente por dos minutos permitiendo que el precipitado de AgCl se produzca. Anote sus observaciones. Escribir las l as Reacciones observadas c) PREC PRECIP IPIT ITAD ADOS OS FINA FINAME MENT NTE E DIVI DIVIDI DIDO DOS: S: está están n form formad ados os por por part partíc ícula ulass extremadamente pequeñas, las partículas individuales son visibles a simple vista, (apariencia de harina) METODOLOGÍA: Colocar 2 mL de agua en un tubo de ensayo, incorporar cerca de 0.5 mL de BaCl 2 1 M y 0.5 mL de (NH 4)2SO4 1 M y agitar, permitir la sedimentación. Anotar sus observaciones. Escribir las reacciones observadas d) PRECITADOS FLOCULENTOS: Es aquel que se forma en trozos o flóculos que se precipitan gradualmente (apariencia de leche cuajada), sedimentan lentamente y es difícil lavarle las impurezas METODOLOGÍA: Colocar 5 gotas de solución de prueba de Nitrato férrico Fe(NO 3)3 en un vaso de precipitado, agregar 20 mL de agua, 5 mL de NH 4OH 6M, calentar hasta ebullición, dejar reposar. Observar la naturaleza del precipitado y la velocidad con la que sedimenta. Anotar sus observaciones. Escribir las reacciones observadas e) PRECIPITADOS GELATINOSOS: Son aquellos que forman una masa viscosa, muy indeseable debido a la dificultad para manipularlo, además atrapa impurezas difíciles de lavar f) PRECIP PRECIPITA ITADOS DOS CO COLOI LOIDAL DALES: ES: Es el extre extremo mo de un precip precipita itado do finame finamente nte dividido, las partículas son pequeñas y no sedimentan fácilmente pasan a través de los poros de un papel filtro.
Prueba para el ión cloruro en agua corriente METODOLOGÍA: Llenar un tubo de ensayo hasta la mitad con agua de la llave y un segundo tubo con agua destilada, agregar dos gotas de HNO 3 6 M y 1mL de AgNO 3 0.5 M a cada tubo y agitar. Anotar sus observaciones. Escribir las reacciones observadas
3- FORMACIÓN DE UN GAS: a) Prueba de efervescencia para carbonatos METODOLOGÍA: Llenar 4 tubos de ensayo hasta la mitad con agua destilada, adicionar 1 mL de Na 2CO3 1 M al primero, 3 gotas al segundo y 1 gota al tercero, nada al último. Llenar el gotero de HCl 6 M y permitir que escurra por el lado de cada tubo. Anotar sus observaciones. Escribir las reacciones observadas b) Prueba de efervescencia para Nitritos: METODOLOGÍA: Llenar 4 tubos de ensayo hasta la mitad con agua destilada, adicionar 1 mL de KNO 2 1 M al primero, 3 gotas al segundo y 1 gota al tercero, nada al último. Llenar el gotero con HCl 6 M y permitir que escurra por el lado de cada tubo. Anotar sus observaciones. Escribir las reacciones observadas
PRÁCTICA PRELIMINAR II MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS: DECANTACIÓN, DECANTACIÓN, EVAPORACIÓN Y CENTRIFUGACIÓN OBJETIVO: Separar una mezcla por las técnicas de decantación, centrifugación y evaporación FUNDAMENTO Para separar las mezclas en sus componentes o sustancias contaminadas, existen diver diverso soss proc proced edim imie ient ntos os para para sepa separa rarr los los comp compon onen ente tess prese present ntes es en dich dichas as mezc mezcla las, s, los los cual cuales es son: son: DECA DECANT NTAC ACIÓ IÓN, N, FILT FILTRA RACI CIÓN ÓN,, SUBL SUBLIM IMAC ACIÓ IÓN, N, EVAPORACIÓN, CENTRIFUGACIÓN, DESTILACIÓN. 1.1.- DECA DECANT NTAC ACIÓ IÓN: N: Se emple emplea a para para sepa separa rarr dos dos o más más líqu líquid idos os que que no se disuelven entre si (no miscibles) y que tienen diferentes densidades. También para separar las partículas de sólidos insolubles en un líquido y que por mayor densidad sedimentan. METODOLOGÍA: Llenar hasta la mitad un tubo de ensayo con agua, añadir arena. Agitar y dejar reposar (sedimentación). (sedimentación). Trasvasar Trasvasar a otro tubo de ensayo ensayo el agua, sin sin que la arena llegue a este 2.2.- CENT CENTRI RIFU FUGA GACI CIÓN ÓN:: Cuan Cuando do la sedi sedime ment ntac ació ión n es muy muy lent lenta, a, se acel aceler era a mediante la acción de la fuerza centrífuga. Se pone la mezcla en un recipiente, el cual se hace girar a gran velocidad, la sustancia con mayor densidad queda en el fondo del recipiente y sobre ella la de menor densidad. METODOLOGÍA: Colocar dos tubos de ensayo la misma cantidad de agua, a uno de ello elloss coloc colocarl arle e una una pequ pequeñ eña a cant cantid idad ad de hari harina na y cent centrif rifug ugar ar.. Anot Anotar ar sus sus observaciones 3- EVAPORACIÓN: se emplea para separar un sólido disuelto en un líquido, cuando éste se evapora, la sustancia sólida queda cristalizada. METODOLOGÍA: Colocar una solución de sulfato de cobre en una cápsula de porcelana y calentar hasta sequedad. Anotar sus observaciones y los cambios de coloración.
PRACTICA PRELIMINAR III DEMOSTRACIONES DEMOSTRACIONES EXPERIMENTALES SOBRE LOS TIPOS DE EQUILIBRIO OBJETIVO: Distinguir mediante ensayos la aplicación del equilibrio químico a los distintitos tipos de equilibrio de de importancia en la química analítica. FUNDAMENTO Las reacciones utilizadas en química analítica nunca tienen como resultados la conversión completa de reactivos a productos, más bien avanzan hacia un estado de equilibrio químico en el cual la relación de las concentraciones de reactivos y produc productos tos son consta constante ntes. s. La expres expresión ión de las constantes constantes de equilibrio equilibrio son ecuaciones algebraicas que describen la relación de la concentración de reactivos y productos en el equilibrio. Entre otras cosas, las expresiones de la constante de equilibrio permiten calcular el error proveniente de una cantidad de de un analito que no reaccionó y que permanece permanece cuando se ha alcanzado el equilibrio. El análisis siguiente se relaciona con el uso de las expresiones de la la constante de equilibrio para obtener información acerca de los sistemas analíticos en los que están presentes solo uno de los dos equilibrios. Estos efectos efectos se pueden pueden predecir predecir cualitativ cualitativament amente e mediante mediante el principio de Le cual estable establece ce que que la posición posición del equilibrio equilibrio químico químico siempre siempre se Chatelier, el cual desplaza hacia la dirección que tiende a aliviar el efecto de una tensión aplicada. Así, un aumento aumento en la tempera temperatura tura altera altera la la relación relación de la la concentra concentración ción en en la dirección que absorbe calor, y un aumento en la presión favorece a las especies participantes que ocupen un volumen total menor. En un análisis es muy importante el efecto que produce agregar a la mezcla de reacción reacción una cantidad adicional adicional de las especies especies participant participantes es se denomina denomina efecto de acción de masas. Los estudios estudios teóricos teóricos y experimentales experimentales de los sistemas sistemas reaccionan reaccionantes tes a escala molecular muestran que las reacciones entre las especies participantes continúan, inclu incluso so,, desp despué uéss de alcan alcanza zado do el equi equilib libro ro.. La relac relació ión n de la conc concen entra traci ción ón constante de reactivos y productos se debe a que se iguala las velocidades de los procesos directos e inversos. En otras palabras, el equilibrio químico es un estado dinámico en el que las l as velocidades directas e inversas son idénticas.
Tipos De Equilibrio Químico
Equilibrio de oxidación reducción: La oxidación se define como la perdida de electrones y la reducción como la ganancia de electrones por un átomo. A veces la oxidación se define como el aumento del estado de oxidación de un elemento y la reducción como una disminución del estado estado de oxidación. En una una reacción “Redox”, la oxidación y la reducción ocurren simultáneamente; depende la una de la otra, es decir, que en una reacción de oxidación – reducción no hay exceso ni deficiencia de electrones por ejemplo:
Reducción 2Fe2
+
3Cl 2
⇔
3+
2Fe Cl 3 −
1
Oxidación Aquí, el agente oxidante es el cloro, por ser la sustancia que causa la oxidación y como resultado su número de oxidación disminuye, el agente reductor es el hierro, por ser la sustancia que causa la reducción y como resultado su número de oxidación aumenta, en consecuencia el agente oxidante se reduce , y el reductor se oxida.
Equilibrio de Transferencia Ácido-Base: Brönsted y Lowry propusieron una definición más amplia, la cual establece que una reacción ácido-base implica la transferencia de protones; el ácido es una especie (ión o molécula) que dona dona un protón y la base es una especie especie (ión o molécula) que acepta el protón. Ejemplo: −
CH 3COOH + H 2O ⇔ CH 3COO + H 3O
Ácido
base
base
−
ácido
Formación Complejos Metal-Ligante: La mayoría mayoría de los iones iones metálic metálicos os reacc reaccion ionan an con donadore donadoress de pares pares de electr electrone oness forman formando do comple complejos jos o compu compuest estos os de coord coordina inació ción. n. La espec especie ie donadora, donadora, llamada llamada ligando, debe deben n tene tenerr disp dispon onib ible le al meno menoss un par par de electrones no no compartido para formar el enlace. El agua, el amoniaco y los iones de halogenuros son los ligandos inorgánicos más comunes de hecho muchos iones metálicos existen en solución acuosa como acuocomplejos. El numero de coordinación de un catión, es el número de enlaces covalente que tienden a formar con los donadores de electrones. Los números de coordinación coordinación más comunes son: dos, cuatro y seis. Los productos de coordinación pueden ser especies con cargas eléctricas positivas, neutra o negativa.
Formación de precipitados: En este equilibrio se da la formación de un segundo estado o fase de la materia, dentro de una primera fase, es decir, se da la obtención de materia sólida que por efecto de ciertas reacciones químicas se forma en el seno de una disolución y se deposita más o menos rápidamente . Esto es lo que conocemos comúnmente como precipitado. PROCEDIMIENTO: 1. Equilib Equilibrio rio de oxidaci oxidación ón-red -reducc ucción ión:: A 5 ml de Nitrato Nitrato Férrico 0.01 0.01 M, agregar gotas de Yoduro Yoduro de Potasio Potasio 0.40 M. Homogenizar y anotar las observaciones. A la solución solución anterio anteriorr adicio adicionar nar 20 gotas de Nitrat Nitrato o Férric Férrico o 0.01 M. Mezcla Mezclar r anotar las observaciones. 2. Equilibrio Equilibrio de Transfere Transferencia ncia Ácido-Bas Ácido-Base: e: A 5 ml de agua destilada adicionar 5 gotas HCl 6 M; a esta solución adicionar 5 gotas del indicador anaranjado de metilo, observar el color observado formado. Lueg Luego o adic adicio iona narr gota gotass de NaOH NaOH 6 M, usan usando do la varil arilla la agit agitad ador ora a para para homogenizar la solución, hasta observar cambio de color del indicador. 3. Formación Formación de Complejos Complejos Metal –Ligante: –Ligante: a) A 5 ml de Nitrato Nitrato Férrico Férrico 0.01 0.01 M agregar agregar unas unas gotas de de Tiocianat Tiocianato o de Potasio Potasio 0.1 M. Homogenizar y anotar observaciones. Luego agregar 10 gotas de Nitrato de Plata 0.1 M mezclar y anotar observaciones b) A 5 ml de Sulfato de Cobre 0.01 M agregar gotas de amoníaco concentrado, hasta observar intensificación de color. Luego adicionar gotas de HCl hasta observar cambios. 4. Formación de precipitados: A 5 ml de una solución de cloruro de bario, adicionar unas gotas de nitrato de plata hasta la formación de precipitado. Agitar y dividir en dos porciones: a) A la porción 1 adicione gotas de cloruro de sodio. Hasta observar cambios. b) A la porción 2 adicione gotas de sulfato de potasio. Hasta observar cambios. PREGUNTAS: 1. ¿Cuál es la reacción redox que se produce en el equilibrio de OxidaciónReducción? 2. ¿Qué se puede concluir en cada uno de los equilibrios dados? 3. ¿Qué observaron en el equilibrio ácido – base? 4. Escriba la reacción química que se dá en cada uno de los tipos de equilibrios ensayados 5. Qué puede concluir en el ensayo 4, en los puntos A y B
PRACTICAS PRACTICAS DEL SEMIMICROANALISIS CUALITATIVO Para identificar los componentes de una muestra problema, se pueden seguir dos métodos: 1. La MARCHA MARCHA SISTE SISTEMÁT MÁTICA ICA ANALÍTICA NALÍTICA (MSA (MSA), tiene tiene por por obje objeto to la separación de grupos de cationes o aniones y posterior aislamiento de cada uno, para proceder a su identificación. El método de las reacciones específicas (ANÁLISIS FRACCIONADO) , en 2. donde la reacción de identificación de un ion se realiza directamente sobre la solución obtenida de la muestra, aun en presencia de otros iones. (es necesario a veces, realizar “marchas cortas”) Para Para estab establec lecer er una una marcha marcha analíti analítica ca hay que tener tener en cuenta cuenta los siguie siguiente ntess factores: El producto de solubilidad El pH La formación de iones complejos compor orta tami mien ento to de los los cati cation ones es en pres presen enci cia a de solu soluci cion ones es El comp reguladoras En algunos casos el efecto del ion común
MARCHA ANALITICA DE CATIONES Se identifican los iones metálicos más comunes (22 iones) más el ion Amonio, que a partir de sus nitratos o cloruros, los cuales son solubles en agua, por vía húmeda. Para la vía seca se utilizarán los cloruros por ser las sales más volátiles. La separación de los cationes en grupos, se basa en las diferencias de solubilidad de sus cloruros, sulfuros, hidróxidos y fosfatos o carbonatos.
CLA CLASIFICA SIFICACIÓ CIÓN N ANALÍT NALÍTICA ICA DE LOS LOS CATI CATION ONES ES: Por Por su comp compor orta tami mien ento to respecto a los reactivos generales utilizados en la MSA, a saber: HCl, H 2S ó CH3CSNH2, NH4OH, NH4Cl y (NH4)2HPO4, empleados empleados según este orden, se clasifican los cationes en cinco (5) grupos. GRUPO 1. Comprende los cationes cuyos cloruros son insolubles en ácidos diluidos. Precipitan con el HCl diluido. Estos cationes son: Ag + , Pb2+ y Hg22+ GRUPO 2. Comprende aquellos cationes cuyos sulfuros son insolubles en los ácidos diluid diluidos. os. Precip Precipita itan n por la TIOACE TIOACETAM TAMIDA IDA,, (T.A.A (T.A.A)) en dicho dicho medio medio ácido. Este grupo se divide en dos subgrupos: el subgrupo I-A, formado por los cationes cuyos sulfuros no son solubles en los sulfuros alcalinos o en los álcalis cáusticos y el subgrupo II-B, constituidos por los cationes cuyos cuyos sulfu sulfuros ros se disuel disuelven ven en los reacti reactivos vos indica indicados dos para para formar formar tiosales: Subgrupo II-A
:
Hg2+ , Pb2+ , Bi3+ , Cu2+ , Cd2+
Subgrupo II-B
:
As3+ , As5+ , Sb3+ , Sb5+ , Sn2+ , Sn4+
El hecho de que el plomo figure en los grupos primero y Segundo obedece a que su precipitación como cloruro no puede ser total y hay que prever su presencia en el grupo segundo. GRUPO 3. 3. Incluye Incluye los cationes cationes que precipitan precipitan hidróxido hidróxido o sulfuro sulfuro con el NH 4OH y la T.A.A. También comprende dos subgrupos; El subgrupo III-A formado por los cationes cuyos hidróxidos y sulfuros reaccionan con el H 2O2 o Na2O2 y exceso de KOH, originando complejos: aniones acuo-complejos y el subgru subgrupo po III-B III-B const constitui ituidos dos por los cation cationes es que estará estarán n como como hidróxidos o óxidos hidratados. Subgrupo III-A Subgrupo III-B
: :
Al3+ , Cr 3+ , Zn2+ Fe3+ , Co2+ , Ni2+ , Mn2+
GRUPO 4. 4. Constituido Constituidoss por los cationes que precipitan precipitan con el fosfato monoácid monoácido o de amonio en presencia de dióxido de amonio. Estos catione cationess son: Ca2+ , Ba2+ , Sr 2+ y Mg2+ GRUPO 5. Comprende los cationes cationes que no precipitan precipitan por los reactivos reactivos precedentes. + + + Estos cationes son: Na , K y NH4
EXPERIMENTO 1 MARCHA SISTEMATICA ANALÍTICA GRUPO I DE CATIONES Ag+ , Pb2+ y Hg22+ PROCEDIMIENTO 1: Precipitación del grupo de cationes. 1. En un tubo tubo de ensay ensayo, o, colocar colocar de 15 a 20 20 gotas de de la sln que que se va a analiza analizarr y adicionar 4 gotas de HCl 3M. Agítar vigorosamente y centrifugar. Comprobar si la precipitación ha sido completa adicionando una gota de HCl 3F al liquido sobre nadante. Centrifugar y separar el líquido l íquido sobrenadante del precipitado. 2. Guardar Guardar el centrif centrifugado ugado para el análisis análisis de los cationes cationes de de los grupos grupos II, III, III, IV y V. 3. Lavar Lavar el precipitado precipitado con 10 10 gotas de agua agua destilada destilada que conteng contengan an 1 gota de HCl 3M, agite. Centrifugar y desechar el agua del lavado.
PROCEDIMIENTO 2: Separación del Cloruro de Plomo El precip precipitad itado o blanc blanco o obten obtenido ido en el proced procedimi imient ento o 1, puede contener PbCl 2, AgCl AgCl y Hg2Cl2. Adicionar 6 a 8 gotas de agua destilada hirviente, agitar y mantener en el boma por 3 minutos. Centrifugar y remover el centrifugado del precipitado. 1.
2. El centrifugado anterior dividirlo en dos porciones: Porción 1: Adicionar una gota de HAc 3M y una gota de K 2CrO4 1M; la formación de un precipitado amarillo confirma la presencia del ión plomo. Porción 2: Adicionar 1 a 2 gotas de KI 1M; formación de un preciptado amarillo soluble cuando se pone en un boma hirviente ó cuando se le agrega agua destilada caliente; y por enfriamiento vuelve a precipitar en forma de escamas de color dorado brillante, confirma la presencia del ión plomo. El residuo del paso 1, puede contener AgCl y Hg 2Cl2, adic adicion ionar arle le 10 gota gotass de NH4OH 3M,agi 3M,agitar tar vigoro vigorosam sament ente e y centr centrifu ifugar gar.. Un ennegrecimiento de residuo indica la presencia del ión mercurioso. Remueva el centrifugado. 3.
El centrifugado del paso 3, puede contener Ag(NH 3)2+. Dividirlo en 2 porciones: Porció Porción n 1: Adicio Adiciona narr HNO3 3M gota a gota hasta que el medio sea ácido. Formación de un precipitado blanco confirma la presencia del ión plata. Porción Porción 2: Adicionar Adicionar 1 a 2 gotas de KI 1M; formación formación de un precipitado precipitado amarillo pálido, confirma la presencia del ión plata. 4.
El residuo obtenido en el paso 3 puede contener el ión mercurioso. Lavar con 10 gotas de agua destilada; agitar, centrifugar y desechar agua de lavado. Disolver el precipitado con 2 o 3 gotas de HNO 3 concentrado;
5.
diluir con 5 gotas de agua destilada (si la solución no es clara, centrifugar y desechar el residuo). Agregar al centrifugado 1 a 3 gotas de SnCl 2 saturado. Un precipitado blanco o gris confirma la presencia del ión mercurioso. EXPERIMENTO 2
MARCHA SISTEMATICA ANALÍTICA GRUPO II DE CATIONES Subgrupo II-A : Hg2+ , Pb2+ , Bi3+ , Cu2+ , Cd2+ Subgrupo II-B : As 3+ , As5+ , Sb3+ , Sb5+ , Sn2+ , Sn4+ PROCEDIMIENTO 3: Regulación de la acidez de la solución y precipitación de los cationes del grupo II. El centrifugado procedente del grupo I puede contener algunos o todos los cationes de los grupos II, III, IV y V. Adicionar 2 gotas de HNO 3 3M al centrifugado y calentar en el boma por 3 minutos. Adicionar gota a gota NH 4OH concentrado, hasta que se obtener un pH de 9 o 10 (Una coloración azul indica presencia del ión cobre); eliminar el exceso de NH4OH, añadiendo gotas de HCl 3 M hasta un pH 7. 1.
2. solución (si se tiene un volumen mayor).
Evaporar
hasta obtener 1ml
de
3. Agregar un volumen igual de solución 0.6M de de HCl. Llevar Llevar el tubo tubo de ensay ensayo o con la solució solución n al boma boma y adicionar adicionar 5 gotas de tioacetamida. Calentar por 5 minutos. 4. Diluir el contenido del tubo de ensayo con un volumen igual de agua destilada y agregar otras 5 gotas de tioacetamida. Calentar nuevamente en el boma por 3 a 5 minutos. Centrifugar y remover el centrifugado. El centrif centrifug ugado ado puede puede conten contener er los cationes de los grupos III, IV y V. Calentar el centrifugado hasta que todo H 2S se haya evaporado. Guardar para el análisis del grupo III de cationes.
5.
El precip precipita itado do contie contiene ne los sulfur sulfuros os de los cationes del grupo II. Estos sulfuros pueden ser: As 2S3 (amarillo), (amarillo), As2S5 (amari (amarillo) llo),, Sb2S3 (roj (rojo o nara naranj nja) a),, Sb2S5 (anara (anaranja njado) do),, SnS (marró (marrón), n), SnS2 (amarillo), (amarillo), HgS (negro), (negro), PbS (negro), Bi 2S3 (marrón-neg (marrón-negro), ro), CuS (negro) (negro) y CdS (amarillo). Este precipitado se trata de acuerdo al procedimiento 4. 6.
Procedimiento 4: Separación de los grupos IIA y IIB de cationes. Lavar el precipitado obtenido en el paso 6 con 10 gotas de agua destilada que contenga una gota de tioacetamida y 1 a 2 gotas de NH 4Cl solución saturada. Desechar el agua de lavado. Agregar al precipitado lavado unas 10 o 15 gotas de KOH 3M. Agitar y calentar en el boma por 3 minutos. Centrifugar y separar el centrifugado. 1.
2. El res residu iduo obten btenid ido o en el paso aso 1, pued uede conten ntene er los los sulf sulfur uros os del grup rupo II A y algo de azufre. Analizar el residuo de acuerdo al procedimiento 5. 3. El ce centrifu ifugado ob obtenido en en el el pa paso 1, 1, pu puede co contener en en so soluc lución lo los iones complejos del grupo II B, los cuales son As, Sn y Sb en forma de tiosales. Analizar de acuerdo al procedimiento 6.
Procedimiento 5: Separación e identificación de los cationes del grupo IIA. Lavar el precipitado obtenido en el procedimiento 4 con 10 a 15 gotas de agua destilada que contengan 1 a 2 gotas de NH 4Cl saturado. Centrifugar y desechar el agua de lavado. Agregar 10 gotas de HNO 3 3M y 1 a 2 gotas de NaNO2 1M, calentar en el boma por 3 minutos, centrifugar. Ahora se tienen un residuo y un centrifugado. 1.
2. El residuo puede puede contener HgS HgS (color negro), HgNO3,2HgS (blanco) y S. Disolver con 4 gotas de agua regia (3 partes de HCl concentrado y 1 parte de HNO 3 concentrado), mezclar bien y calentar por 1 a 2 minutos en el boma. Adicionar 10 gotas de agua destilada y llevar al boma por 2 minutos. Enfriar el tubo al grifo. Realice cualquiera de los siguientes ensayos: Ensayo 1: 1: Adicionar 2 a 5 gotas gotas de SnCl 2 . Formación de un precipitado blanco o gris confirma la presencia del ión mercúrico. Ensayo 2: Adicionar 1 a 2 gotas de KI 1M. Formación de un precipitado rojonaranja nos indica la presencia de HgI 2 que con exceso de KI se disuelve. A la solución obtenida del complejo (HgI 4)2-, añadir una gota de NH 4OH 3M y varias gotas de KOH 3M. La Formación de un precipitado pardo rojizo de yoduro amoniacal de mercurio confirma la presencia del ión mercúrico. (Esta reacción se conoce como reacción de Nessler). Ensa Ensayo yo 3: Sobr Sobre e una una plac placa a de porcel porcelan ana, a, coloca colocarr 2 gota gotass de la solu soluci ción ón problema, neutra, 1 gota de HNO 3 3M y 1 a 2 gotas de difenilcarbazona, un color azul violeta indica la presencia del ión mercúrico. 3. El centrifuga centrifugado do obtenido obtenido en el el paso 1 puede puede contener contener los iones iones Pb, Pb, Bi, Cu y Cd. Transferir a un tubo de evaporación, añadir 2 a 3 gotas de H 2SO4 concentrado, evaporar hasta que aparezcan unos vapores densos y sólo queden unas 2 o 3 gotas del líquido. Enfriar completamente y agregar 2 gotas de agua destilada. Agita Agitarr vigo vigoro rosa same ment nte e y tran transf sfer erir ir a un tubo tubo de ensa ensayo yo.. Lava Lavarr el tubo tubo de evaporación con 5 gotas de agua destilada y añadir el agua de lavado a la solución del tubo de ensayo, centrifugar y remover el centrifugado. Lavar el precipitado obtenido en el paso anterior con 4 gotas de agua destilada. Desechar el agua de lavado y añadir al precipitado 10 gotas de NH 4Ac saturado y calentar en el boma por 3 minutos con agitación. Si la solución resultante no es clara, centrifugar y desechar el residuo Al centrifugado claro realizarle el siguiente ensayo: agregar una gota de HAc concentrado y 2 gotas de K2CrO4 1M, un precipitado amarillo confirma la presencia del ión plomo.
4.
Al centrifugado obtenido en el paso 3, adicionar gota a gota NH 4OH concentrado y agitar hasta que la solución sea básica (comprobar con el papel
5.
indi indica cado dorr de pH). pH). Agre Agrega garr 3 gota gotass en exces exceso. o. Cent Centrif rifug ugar ar centrifugado. Ahora tiene un centrifugado y un precipitado
y remo remove verr el
6. Lav Lavar el pre preci cip pitad itado o con con 5 got gotas as de agu agua a dest destililad ada a, de desecha echarr el el lav lavad ado, o, adicionar al precipitado 10 o más gotas de solución recientemente preparada de estann estannito ito de potasi potasio. o. El ennegr ennegreci ecimie miento nto inmedi inmediato ato del precip precipita itado do indica indica la presencia del ión Bismuto. 7. El ce centrif rifugado de del pa paso 5 co contien iene lo los co complejos jos so solub lubles de de co cobreamoniaco y cadmio-amoniaco. Si la solución es de color azul, indica la presencia del ión cobre. Dividir la solución en 2 porciones desiguales: Porc Porció ión n meno menor: r: acid acidifi ifica carr con con HAc HAc 3M y agre agrega garr gota gota a gota gota solu soluci ción ón de K4Fe(CN)6; un color o precipitado pardo rojizo confirma la presencia del ión cobre. Porción mayor: realizar cualquiera de los siguientes ensayos para determinar la presencia del ión cadmio: Ensay Ensayo o 1: Adicio Adiciona narr gota gota a gota gota KCN 1M 1M hasta hasta decolo decolorar rar la soluci solución. ón. Agregar dos gotas mas en exceso de KCN 1M. Luego añadir 5 gotas de tioacetamida y calentar en el boma por 5 minutos. Un precipitado amarillo indica la presencia del ión cadmio. Ensayo 2: Agregar una cantidad mínima de hiposulfito de sodio sólido a la porc porció ión n mayo mayorr del del cent centrif rifug ugad ado, o, cale calent ntar ar en el boma boma por por 2 minu minuto tos, s, la formación de un precipitado negro o marrón oscuro la presencia de cobre. Centrifugar. Un precipitado amarillo comprueba la presencia del ión cadmio. Ensa Ensayyo 3: Agre Agrega garr H2SO4 1,5M 1,5M hast hasta a acid acidifific icar ar,, cale calent ntar ar en el boma boma y adic adicio iona narr una una míni mínima ma cant cantid idad ad de Fe en polv polvo o para para prec precip ipita itarr el cobr cobre. e. Centrifugar Centrifugar y remover el centrifuga centrifugado. do. Diluir el centrifugad centrifugado o con 5 gotas gotas de agua agua dest destililad ada a y neut neutra raliz lizar ar con con NH4OH 3 M; adic adicio iona narr unas unas gota gotass de tioace tioacetam tamida ida.. Un precip precipita itado do amarillo amarillo de CdS indica indica la presen presencia cia del ión cadmio.
PROCEDIMIENTO 6: Separación e identificación de los cationes del grupo IIB. Al centrifugado del procedimiento 4 adicionar 5 o mas gotas de NH4Cl solución saturada y calentar ligeramente al baño maría. Si se precipita algo de color negro, probablemente sea HgS que se solubilizó en la separación del grupo II. Centrifugar y remover el centrifugado. 1.
El residuo puede ser HgS, lávelo con agua destilada que cont conten enga ga unas unas gota gotass de NH4Cl satura saturado, do, centri centrifug fugue ue y desech deseche e el lavado lavado.. Disuelva el residuo con agua regia e identifique el ión mercurio por las pruebas ya descritas. 2.
El centrifugado que contiene las tiosales se acidula gota a gota gota con con HAc conce concentr ntrado ado,, agite agite consta constante ntemen mente te hasta hasta la formaci formación ón de un precipitado, caliente al baño maría por unos minutos, centrifugue y deseche el centrifugado. El precipitado lávelo con agua destilada que contenga unas gotas de NH4Cl saturado. Centrifugue y deseche las aguas de lavado. Añada el residuo 3.
de 5 a 9 gotas de HCl concentrado y un volumen igual de agua destilada, agite caliente de 3 a 5 minutos, centrifugue, remueva y guarde el centrifugado. Tome el residuo residuo y lávelo lávelo que conteng contenga a unas gotas gotas solución de KNO 3. Centrifugue y deseche el lavado. Al precipitado lavado adiciona amonio NH 4OH 3M gota a gota calentando ligeramente en el baño maría y agitando hasta disolución del sulfuro de arsénico. Centrifugue si necesario para eliminar el exceso de azufre o cualquier residuo. 4.
de se de es
La disolución que contiene el arsénico, se calienta en el baño maría por 1 a 2 segundos con 2 o 3 gotas de H 2O2 al 3% para oxidar el As+3 hasta AsO4-3 Para la identificación del As se puede utilizar cualquiera de estos ensayos. Ensayo 1: La solución anterior se acidula con HNO 3 3M y se agrega una pequeña cantidad de NH 4NO3 sólido o de reactivo hidratado, y unas 10 a 20 gotas de molibdato de amonio solución saturada. Caliente en el baño maría por 5ª 10 minutos. La formación de un precipitado amarillo cristalino confirma la presencia del ión arsénico. Ensayo 2: La solución que contiene el As en forma de arseniato, se le adic adicio iona na de 8 a 10 gota gotass de mixt mixtur ura a o mezc mezcla la magn magnes esia iana na (sol (soluc ució ión n recientemente preparada), se agita fuertemente y se reposa unos minutos al baño maría. La aparición de un precipitado blanco cristalino que se observa mejor centrifugando, confirma la presencia del ión arsénico. 5.
6. Divida el centrifugado que contiene los iones Sb y Sn en dos porciones. Porción 1: Se diluye con 3 a 5 gotas de agua destilada y se agrega unos cristales de ácido tartárico sólido hasta saturación, seguidamente se le adiciona unas 5 a 10 gotas T.A,A. T.A,A. y deje reposar unos minutos. Un precipitad precipitado o amarillo amarillo de sulfuro sulfuro de estaño confirma la presencia del estaño, si esta mezcla se calienta en el baño de maría maría y el prec precip ipititad ado o toma toma colo colorr rojo rojo-n -nar aran anja ja indi indica ca la pres presen enci cia a de antimonio. Porción 2: En esta disolución, confirme la presencia del antimonio utilizando cualquiera de las siguientes pruebas. Ensayo 1: Agregue una gota de HCl concentrado y 1 a 2 gotas de solución NaNO2 1M y se deja reaccionar por 1 a 2 minutos. Adicione 1 a 2 gotas de solución saturada de úrea para eliminar el exceso de nitrito por unos minutos y diluya con 5 a 8 gotas de agua destilada; agregue 1 a 2 gotas de rodaminaB se agita, se añaden 5 a 6 gotas de benceno y se vuelve a agitar. Si en la capa del benceno aparece una coloración violeta indica la presencia del Sb. Ensayo 2: Se le agrega NH 4OH 3M hasta tener un pH alcalino, se le agrega unos cristales de oxalato de amonio o de ácido oxálico hasta saturación, se calienta en el baño maría por unos minutos y se le adicionan 5 a 8 gotas de T.A,A. Un precipitado anaranjado de sb 2s3 indica la presencia de Sb.
EXPERIMENTO 3 MARCHA SISTEMATICA ANALITICA ANALITICA GRUPO III DE CATIONES CATIONES DEL GRUPO IIIa : Al+3 , Cr +3 , Zn+2. IIIb: Fe3+, Mn2+, Co2+, Ni2+ OBJETIVO: Identificación de los cationes del grupo III FUNDAM FUNDAMENT ENTO: O: Estos Estos cation cationes es se caract caracteri erizan zan por precip precipita itarr cuando cuando están están en solu soluci ción ón,, si a esta esta se le adic adicion iona: a: clor clorur uro o de amon amonio io,, amon amonia iaco co y sulf sulfur uro o de hidrogeno.
METODOLOGIA: 1.
Adicionar 4 go g otas de d e NH4Cl satu satura rado do a la mues muestra tra prob proble lema ma;; mezc mezcla lar r cuidad cuidadosa osame mente nte y luego luego agrega agregarr NH 4OH conc concen entr trad ado, o, gota gota a gota gota,, bajo bajo constante agitación, hasta que la disolución di solución quede apenas alcalina; enseguida agregar 5 gotas de agua destilada caliente. Agitar fuertemente. Centrifugar, pero pero sin separa separarr el centrif centrifug ugado ado;; Observ Observar ar cuidad cuidadosa osamen mente te el color color del precipitado y del liquido sobrenadante. Enseguida adicionar 10 gotas de T. A. A., agitar y calentar en el BoMa por 5 minutos, evitando que el contenido del tub tubo se derra errame me a caus ausa de la espuma puma.. Centr entrif ifu ugar gar y remo removver el centrifugado.
2.
El cent centrif rifug ugad ado o con contie tiene ne los los cat catio ione ness del del grup grupo o IV IV y V,. V,. Acid Acidifi ifica carr ens enseg egui uida da con HCl 3 M y calentar en el BoMa hasta que el volumen haya sido reducido casi hasta la mitad. Guardar para el análisis del grupo IV. El precipitado obtenido en el proceso anterior contiene los sulfuros e hidróxidos del grupo III, analizar como sigue.
3. 4.
5.
6. 7.
Trat Tratar ar el el prec precipi ipita tado do con con 5-6 5-6 got gotas as de de HCl HCl conc concen entr trad ado; o; agi agita tarr y cal calen enta tarr en el el BoMa suavemente por 1 minuto, (si el precipitado se disuelve completamente, la ausencia de Ni y Co es demostrada). Si el el prec precip ipita itado do no se se dis disue uelv lve e com comple pleta tame ment nte, e, agr agreg egar ar 3 gota gotass de de HNO HNO 3 concentrado, agitar y calentar en el BoMa hirviente hasta obtener una disolución transparente, (los sulfuros de cobalto y níquel son solubles). Agregar unas 5-6 gotas de agua destilada fría y trasvasar a otro tubo de ensayo para eliminar todo el precipitado de azufre. Observar el color de la disolución. Alca Alcalilini niza zarr fue fuert rtem emen ente te,, agr agreg egan ando do KOH KOH 3M 3M got gota a a gota gota ; agi agita tar r cuidadosamente. Observar el color del precipitado y de la solución. Adicionar unas 5-7 gotas de H 2O2 al 3% lentamente y con agitación constante (también puede usar unos 0.2 gr de Na 2O2 sólido, en forma lenta y con agitación. EVITE EL EXCESO.......? ). Cale Calent ntar ar en el BoMa BoMa por por 3 minu minuto toss has hasta ta que que ces cese e la la efe eferv rves esce cenc ncia ia.. Cent Centrif rifug ugar ar y rem remov over er el el cent centrif rifug ugad ado. o. Obs Obser erva varr el col color or del del cen centr trififug ugad ado o y del del precipitado.
8.
Lava Lavarr el pre preci cipi pita tado do con con 10 10 gota gotass de agua agua des destitila lada da;; cent centrif rifug ugar ar y aña añadi dirr las las aguas de lavado al centrifugado anterior. Ahora tiene un centrifugado y un precipitado. CENTRIFUGADO: Este contiene contiene los iones aluminato, aluminato, cromato y zincato que conforman el subgrupo IIIa. PRECIPITADO: Contiene los cationes del subgrupo IIIb, en forma de MnO 2, y los hidróxidos de Fe, Co, Ni. Analizar de acuerdo según el paso 13.
ANALISIS DEL GRUPO IIIa DE CATIONES Separación e identificación de los cationes del grupo IIIa: Procedimiento A: 1. Tratar el el ce centrifugado co con HN HNO3 concentrado, gota a gota hasta una ligera acidez acidez,, agreg agregar ar luego luego NH4OH concen concentra trado do hasta hasta alcanz alcanzar ar claram clarament ente e la basicidad, agitar la disolución amoniacal por un minuto. Centrifugar y remover el centrifugado. 2. El re residuo puede ser AL(OH)3, el cual es un precipitado gelatinoso, altamente traslúcido, muy finamente dividido y el color del vidrio blanco-azulado, su presencia no es fácil de detectar al estar suspendido en disolución. Lavar este precipitado con 10 gotas de agua destilada caliente; centrifugar y desechar el lavado. 3. Agregar al res residuo una unas 3-4 3-4 got gotas de HN HNO 3 3M hasta que el residuo se disuelva, seguidamente adicionar 2-3 gotas de aluminón , agitar y luego agregar NH4OH 3M, hasta alcalinizar escasamente, agitar, dejar reposar por 2 minutos y centrifugar. Un precipitado de color rojizo indica la presencia del ión aluminio Procedimiento B: 1. Al cen centr trifu ifuga gado do que que con contie tiene ne el ion ion alum alumina inato to se se trat trata a con con 10 gota gotass de de NH NH 4Ac saturado y enseguida adicionare HAc concentrado; gota a gota hasta un pH 6, ( CUIDADO: controlar el pH con el papel indicador, EVITAR EL EXCESO.). 2. Añadir ahora NH4OH 3M hasta asta un pH 7-8, -8, centr entrif ifug uga ar y remo removver el centrifugado. 3. El residuo puede ser Al(OH) 3, lava lavarr con con 10 gota gotass de agua agua dest destililad ada; a; centrifugar y desechar el lavado. Añadir al residuo HCl 3M gota a gota hasta que el residuo se disuelva; agregar 3 gotas de NH 4Ac saturado y 3 gotas de aluminón, luego adicionar NH 4OH 3M hasta un pH ligeramente alcalino. Dejar reposar por 2 minutos y centrifugar. Formación de un precipitado de color rojo indica la presencia del ion aluminio.
9. 10. 11.
12.
El centrifu ifugado puede contener el cromo y el zinc en forma de CrO CrO -24 y Zn(NH3)4+2, Agregar BaCl 2 1M ( también puede utilizar Ba(Ac) 2 1M ); gota a gota hasta que se forme un precipitado, centrifugar y remover. El re residuo pu puede se ser Ba BaCrO 4 mezclado con algo de BaSO 4 . Lavar dos veces con 10 gotas de agua destilada caliente; centrifugar y desechar el lavado. Agregar 33-4 go gotas de de HN HNO3 3M, calentar suavemente en el BoMa pero sin ebullición vigorosa y agitar por un minuto, si queda un precipitado sin disolver, centrifugar y desechar este residuo. Con el centrifugado claro, realice cualquiera de estos ensayos para identificar el cromo: Ensayo 1: Sobre un aplaca aplaca de porcelana, porcelana, colocar 2-3 gotas del centrifugado centrifugado claro, claro, 1-2 gotas gotas de difeni difenilca lcarba rbacid cida a y despué despuéss 1 gota gota de H 2SO4 1.5 M. Coloración violeta indica presencia del ion cromo. Ensayo 2: Al centrifugado claro adicionar 10 gotas de éter o alcohol amílico y 1 gota de H 2O2 al 3% , mezclar bien mediante fuerte agitación y dejar en reposo. La presencia de una coloración azul en la capa del éter debida al peroxido de cromo (CrO 5) indica la presencia del cromo. Ensayo 3: Al centrifugado claro agregar 1-2 gotas de HAc 3M y unas gotas de acetato de plomo [Pb(Ac) 2] 1M; un precipitado amarillo indica la presencia de Cromo. Centrif Centrifuga ugado: do: pued puede e conte contener ner el el ión zinc zinc despu después és de de la sepa separac ración ión del del cromo cromo,, acidificar con HAc 3M gota a gota y luego realice por cualquiera de los siguientes ensayos para la identificación del zinc: Ensayo 1: Al centrifugado acidificado agregar 2-4 gotas de solución de K4Fe(CN)6 ; un precipitado blanco-gris hasta verde azulado indica l a presencia del ión zinc. Ensayo 2: Al centrifugado acidificado, adicionar 5 gotas de T. A. A. y calentar en el BoMa por 5minutos. La formación de un precipitado blanco indica la presencia del ión zinc.
ANALISIS DEL GRUPO IIIb DE CATIONES 13. 13.
14. 14.
Sepa Separa raci ción ón e iden identitififica caci ción ón de los catio atione ness del del grup grupo o IIIb IIIb:: El prec precip ipititad ado o obtenido en el paso 8, que contiene los hidróxidos de Fe, Co, Ni y también dióxido de manganeso hidratado, se trata con unas 15-20 gotas de H 2SO4 1.5M, agitar y calentar en BoMa por unos 2 minutos, adicionar 1 gota de H 2O2 al 3%, seguir calentando por 1-2 minutos hasta cuando el precipitado se disuelva. Agre Agrega garr unas unas 8-10 8-10 gota gotass de agua agua desti destila lada da,, enfr enfria iarr y divi dividi dirr la soluc solució ión n en cuatro porciones aproximadamente iguales: Porción 1: Adicionar 1-2 gotas de NH 4SCN 3M. La aparición de un color rojo sangre confirma la presencia del ión ferrico. Porción 2: Añadir con una microespatula, NaF hasta que quede una pequeña cantidad cantidad sin disolver, disolver, dejar dejar rodar por las paredes paredes del tubo de ensayo, ensayo, unas 10-15 gotas de NH 4SCN alcohólico. La aparición de un color azul-verde confirma la presencia del ión cobalto. Porción 3: Agregar 2-4 gotas de agua destilada y 2 gotas de HNO 3 3M, mezc mezcla larr cuid cuidad ados osam amen ente te y lueg luego o adic adicio iona narr con con una una micr microe oesp spat atul ula a una una pequeña cantidad de bismutato de sodio sólido,. Agitar y centrifugar, una disolución rosada a rojo- púrpura confirma la l a presencia del ión manganeso. Porción 4: Con esta porción identifique el ión níquel por cualquiera de estos ensayos: Ensayo 1: Añadir NaF sólido hasta que quede algo sin disolver, haga la disolución básica agregando NH 4OH 3M gota agota, luego adicionar 2-4 gotas de dimetilglioxima. Un precipitado rojo, indica presencia del ión níquel. Ensayo 2: Alcalinizar la porción 4, agregando NH 4OH concentrado gota a gota, si se forma un precipitado de Fe(OH) 3 ó Mn(OH)2, centrifugar y desechar el residuo. Al liquido sobrenadante agregare 2-4 gotas de dimetilglioxima, agitar y dejar en reposo por un minuto. Un precipitado rojo-fresa demuestra la presencia del ión níquel.
EXPERIMENTO 4 MARCHA SISTEMATICA ANALITICA GRUPO IV DE CATIONES CATIONES DEL GRUPO IV: Ca+2, Sr +2, Ba+2, Mg+2. Objetivo: Identificar los cationes del grupo IV Fundamento: Estos iones pertenecen a los metales alcalinotérreos y se caracterizan por por tene tenerr el mism mismo o esta estado do de oxida oxidaci ción ón y prec precip ipita itarr en form forma a de fosf fosfat atos os ó carbonatos.
METODOLOGIA 1.
A la la mu muestr estra a pro probl blem ema a adi adicciona ionarr 10 10 go gotas tas de de (NH (NH4)2HPO4 0.5 M y NH4OH concentrado gota a gota hasta tener un pH alcalino. (Verificar con la cinta indicadora de pH)
2.
Cent Centrif rifug ugar ar y remo remove verr el cen centr trifu ifuga gado do a otro otro tub tubo o de de ensa ensayo yo;; prob probar ar si si la precipitación es completa, añadiendo 2-4 gotas de (NH 4)2HPO4 0.5 M al centrifugado. Centrifugar si se forma más precipitado combine los precipitados con ayuda de agua destilada, luego centrifugar nuevamente y desechar el agua. Ahora tiene un precipitado y un centrifugado. Precipitado: contiene los fosfatos de Ba, Ca, Sr, Mg. Centrifugado: Puede contener los cationes del grupo V. Guardar para el próximo experimento
3.
Lava Lavarr el pre preci cipi pita tado do que que con contitien ene e los los cati cation ones es del del gru grupo po IV IV con con 5-10 5-10 got gotas as de de agua destilada. Centrifugar y desechar el agua de lavado.
4.
Trat Tratar ar el el prec precipi ipita tado do con con 5-7 5-7 gota gotass HAc HAc conc concen entra trado do,, agi agita tarr vigo vigoro rosa same ment nte ey diluir con 8-10 gotas de agua destilada. Seguidamente agregar 1-3 gotas de K2CrO4 1 M y agitar por 1 minuto. Centrifugar y probar si la precipitación ha sido completa. Guardar el centrifugado.
5.
El pr precipitado puede ser Ba BaCrO 4. Adicionar unas 2-5 gotas de HCl concentrado, calentar calentar en el BoMa por unos minutos. Confirmar la presencia del ión bario por medio de la prueba a la llama. ll ama. El ión bario imparte a la llama del mechero una coloración amarilla-verdosa.
6.
Adicionar 1-2 gotas de H2SO4 1.5 M al remanente de la solución utilizada para el ensayo a la llama. Un precipitado blanco de BaSO 4 confirma la presencia del ión bario.
7.
El cen centri trifu fuga gado do obt obten enid ido o en en el paso paso 4, pue puede de con conte tene nerr los los ione ioness Sr, Sr, Ca, Ca, Mg y un exceso del ión cromato. Agregar gota a gota, NH 4OH concentrado hasta obtener un medio fuertemente alcalino. Centrifugar. Ahora tiene un precipitado y un centrifugado. Desechar el centrifugado que contiene los iones cromatos. El precipitado puede ser fosfato de Sr, Ca y Mg.
8.
Trat Tratar ar el el prec precipi ipita tado do obt obten enid ido o en el pas paso o 7 con con 4.-6 4.-6 gota gotass de HAc HAc conc concen entr trad ado o y luego diluir con 5-7 gotas de agua destilada. Agregar 5-6 gotas de (NH4)2SO4 1 M, calentar a ebullición en el BoMa, enfriar y centrifugar
9.
El precipitado puede ser SrSO4. Lavar con unas 10 gotas de agua destilada caliente. Hacer esta operación tres veces, desechando las aguas del lavado, después de centrifugar. Adicionar de 2 a 5 gotas de HCl concentrado. Hacer la prueba a la llama para el estroncio. Una coloración rojiza confirma la presencia del ión estroncio.
10.
El centr centrifu ifugad gado o conti contiene ene los ione ioness Ca y Mg. Adic Adicion ionar ar 5 gota gotass de solu solució ción n de (NH4)2C2O4 0.25 M y calentar a ebullición en el BoMa. Un precipitado blanco indica la presencia del ión calcio.
11.
Centrif Centrifuga ugarr y remo remover ver el cent centrifu rifugad gado. o. Ahora Ahora tiene tiene un centr centrifu ifugad gado o y un un precipitado.
12. 12.
El pr precip ecipit ita ado pued puede e ser ser Ca CaC 2O4. Adicionar de 2 a 5 gotas de HCl concentrado. Hacer la prueba a la llama para el ión calcio. Una coloración rojo ladrillo confirma la presencia de este ión.
13.
El cen centrif trifuga ugado do obte obtenid nido o en el paso paso 11, puede puede conte contener ner el ion ion magn magnesi esio. o. Identifique este ión, por cualquiera de los siguientes ensayos: Ensayo1: A una porción del centrifugado que contiene el ion Mg agregar 3-4 gotas de magnesón-II, (para-nitrobenceno-azo-alfa-naftol), luego adicionar gota a gota NaOH 3 M, con agitación constante hasta obtener un pH alcalino, calentar en BoMa si fuese necesario por 5 minutos. Una laca azul, indica presencia del ion Mg. Ensayo 2: A otra porción del centrifugado que contiene el ion Mg, agregar 3-4 gotas de amarillo de titanio y NaOH 3 M gota a gota hasta alcalinizar. Una coloración rosa ó un precipitado rojo o rosa indica presencia del ion Mg.
EXPLICACIÓN PARA PARA HACER EL ENSAYO ENSAYO A LA LLAMA LLAMA: Se emplea un hilo de platino ( en lugar de alambre de platino se puede usar un alambre de ferroniquel o también el grafito: mina de lápiz, o una jeringa), el cual debe estar libre de cualquier sustancia adherida, la cual comunicaría color a la llama. Antes de usar el hilo de platino, este se debe limpiar de la siguiente manera: se le sumerge en HCl concentrado contenido en un tubo de ensayo o vidrio de reloj, y después se introduce el hilo de platino en la llama del mechero. Si el hilo de platino está limpio no debe comunicar a la llama ningún color. Si la llama es coloreada, se sumerge otra vez el hilo de platino en el HCl concentrado y se calienta nuevamente a la llama, cuando menos medio minuto. Si el color aún persiste, se repite esta operación un número de veces con porciones recientes de HCl concentrado, hasta que el hilo de platino no comunique color a la llama.
EL ENSAYO A LA LLAMA PARA UN ION PROBLEMA SE EFECTUA ASI: Se sumerge el hilo de platino limpio, en la solución problema (precipitado + HCl concentrado) y se lleva la llama del mechero. Observar el cambio de color.
EXPERIMENTO 5 MARCHA SISTEMATICA ANALITICA GRUPO V DE CATIONES C ATIONES + + + CATIONES DE GRUPO V: Na , K , NH 4 OBJETIVO: Identificar los cationes pertenecientes al grupo. FUNDAMENTO: Conocer las características e importancia que tienen en su uso estos cationes.
MÉTODO A: IDENTIFICACIÓN DE LOS IONES DEL GRUPO V, POR REACCIONES CARACTERÍSTICAS: CARACTERÍSTICAS: Vía húmeda El análisis de una muestra para reconocer los cationes de los grupos I al V, debe empezarse por la identificación del ion amonio, ya que a través de la marcha sistemática analítica, han sido añadidas soluciones de NH 4OH y sales de NH +4; por lo tanto es necesario usar una porción de la muestra original conocida o desconocida para reconocer el NH +4. Dividir la muestra problema en dos porciones: 1.
IDEN IDENTI TIFI FICA CACI CION ON DEL DEL ION ION AMON AMONIO IO:: Con Con la prim primer era a por porci ción ón efec efectu tuar ar cualquiera de los siguientes ensayos: Ensayo 1: Acción del reactivo de Nessler: En un tubo de ensayo colocar unas 5-10 gotas de la solución original; adicionar unas 2-4 gotas de NaOH ó KOH 3 M, si aparece algún precipitado, centrifugar y desechar este precipitado. Al centrifugado agregar 2-4 gotas del reactivo de Nessler. La formación de un precipitado marrón ó coloración amarilla debida a trazas del ión NH +4, confirma la presencia del Ion amonio. Ensayo 2: Acción de los álcalis NaOH ó KOH: En un tubo de ensayo, agregar 5-10 gotas de la solución problema e inmediatamente añadir unas 5-7 gotas de NaOH ó KOH 3 M. Rápidamente tapar la boca del tubo con un pedazo de papel LITMUS ó TORNASOL humedecido con agua agua destilada y encima de éste, colocar una porción circular de papel filtro, para que el cierre de la boca del tubo de ensayo sea completa; luego calentar suavemente el conjunto en el BoMa. Un cambio, del color rojo a azul del papel papel litmus, confirma confirma la presencia del amonio.
2.
IDENTIFICACIÓN DE DE LO LOS IONES Na+ Y K+ : Con la segunda porción de la muestra problema, eliminar el ión amonio ya ya que impide la identificación identificación del potasio y el sodio (en la reacción con el KH 2SbO4 ). Esto puede hacerse de dos formas (aplicar la forma A): A) ELIMINACIÓN DEL ION AMONIO POR VOLATILIZACIÓN: Adicionar 2 gotas de HNO3 concentrado a la muestra problema, hervir cuidadosamente hasta obtener un residuo seco, continuar calentando por unos segundos más para eliminar todas las sales de amonio. Diluir el residuo con unas 10-15 gotas de agua destilada, ( si la solución no es clara, centrifugar y desechar el
residuo) . Dividir la l a solución obtenida en dos porciones para identificar potasio y sodio. B) por fijación del amonio, convirtiéndolo en el compuesto orgánico llamado UROTROPINA (CH 2)6N4 agregando FORMALDEHIDO. 3.
Con Con una una de las las por porci cion ones es obte obteni nida dass en en el el pas paso o 2, 2, ide ident ntifi ifica carr pot potas asio io,, siguiendo uno de estos ensayos: Ensayo 1: agregar 2-4 gotas de solución recientemente preparada de cobaltinitrito sódico, 2-3 gotas de NaAc 2.5 M, agitar y dejar reposar varios minutos. Un precipitado amarillo ó amarillo naranja, confirma la presencia del ion potasio. Ensayo 2: Agregar a la muestra problema 2-3 gotas de NaAc 2.5 M y 1-3 gotas de solución de dipicrilamina. La formación de un precipitado naranjarojizo, indica presencia del ion potasio. Ensayo 3: Agregar 3-5 gotas de solución recientemente preparada de tetrafenilborato sódico. La formación de un precipitado blanco de (C 6H5)4BK, indica la presencia del ion potasio.
4.
Con Con la seg segun unda da por porci ción ón de de la mue muest stra ra obt obten enid ida a en el el paso paso 2, 2, iden identif tific icar ar el el ión ión sodio. Verificar que el pH de esta fracción sea casi neutro. Si esta fracción tiene un pH ácido, debe neutralizar adicionando una o más gotas de KOH 3 M, también puede usar oxido de zinc, eliminando el exceso de oxido por centrifugación, efectuar cualquiera de los siguientes ensayos para identificar el ion sodio: Ensayo 1: Agregar 10 o más gotas de acetato de uranilo y zinc a la muestra problema, también puede usar acetato de uranilo y magnesio, agitar y dejar reposar por 8 minutos aprox. Un precipitado amarillo cristalino, confirma la presencia del ion sodio. Ensayo 2: Agregar un volumen igual al de la muestra de ortoantimoniato potásico, KH2SbO4. Dejar reposar por varios minutos, La formación de un precipitado blanco cristalino confirma la presencia del ion sodio.
MÉTODO B: IDENTIFICACION DEL POTASIO Y EL SODIO POR EL METODO FRACCIONADO 1.
IDE IDENTIF NTIFIC ICAC ACIÓ IÓN N DEL POT POTASIO ASIO:: a 5-8 gota gotass de la solu soluci ció ón orig riginal inal que que contiene los cationes de todos los grupos, sí está presente el amonio, agregar un volu volume men n igua iguall de form formal alde dehí hído do al 40% 40% y una una gota gota de feno fenolft lftal aleí eína na.. Adicio Adicionar nar gota gota a gota una solu solució ción n de Na 2CO3 1.5 M, hasta aparición de coloración roja, si aparece un precipitado, la solución se debe calentar en el boma por 1-2 minutos. Centrifugar y desechar el precipitado.
2.
3.
Acid Acidifific icar ar el cent centri rifu fuga gado do con con HAc HAc 3M, hast hasta a que desa desapr prez ezca ca la colo colora raci ción ón roja. Identificar el potasio potasio adicionando gotas de solución de cobaltonitrito de sodi sodio o y cale calent ntar ar para para aseg asegur urar ar que que el prec precip ipititad ado o amar amarilillo lo form formad ado o corresponde exclusivamente exclusivamente a la identificación del ion potasio. IDENTIFICACIÓN DEL SODIO: a 5-8 gotas de la solución original de cationes, adicionar unas 2-4 gotas de K 2CO3 1 M, calentar en el boma por 1-2 minutos. Centrifugar y desechar cualquier precipitado que se forme; acidificar levemente el centrifugado con HAc 3 M hasta un pH de 5-6; agregar 4-6 gotas de acet acetat ato o de uran uranilo ilo y zinc zinc.. Un prec precip ipita itado do amar amarilillo lo cris crista talilino no,, indi indica ca presencia del ion sodio
IDENTIFICACIÓN DE LOS IONES SODIO Y POTASIO POR ENSAYOS A LA LLAMA: LLAMA: Vía seca 1. 2.
3. 4.
5.
Tran Transf sfer erir ir una una porc porció ión n de la mue muest stra ra (o del del cen centr trififug ugad ado o del del grup grupo o IV) IV) a un tubo de evaporación, concentrar hasta un volumen aproximado de 0.50 ml. Desechar cualquier precipitado que se forme. Añad Añadir ir got gotas as de de HCl HCl conc concen entr trad ado o y hace hacerr la pru prueb eba a a la lla llama ma de de los los ione ioness sodio y potasio de la siguiente forma: Limpiar un alambre de platino (ver explicación anterior), introducir la punta del hilo de platino en la sulución y vuelva el hilo a la llama. Una llama amarilla intensa y que dure por lo menos 5 segundos confirma la presencia del ion sodio. Si el ion sodio está ausente, el ion ion potasio, le transmite a la lla llama una coloración violeta. Si la la llam llama a amar amarililla la del del ion ion sod sodio io est está á pres presen ente te,, (enm (enmas asca cara ra al al ion ion pota potasi sio) o) por por lo tanto será necesario observar la llama a través de un vidrio azul de cobalto ó de una solución de azul índigo contenida en un tubo de ensayo grueso o cualquier otro recipiente, para que esta solución sirva de filtro. Repe Repetitirr la prue prueba ba ant anter erio ior, r, exa exami mina nand ndo o la llam llama a a tra travé véss del del vid vidrio rio azul azul de de cobalto ó por el filtro de la solución de azul índigo. Una llama violeta-rojiza vista a través del filtro, y que perdure por lo menos dos segundos confirma la presencia del ion potasio.
MARCHA SISTEMÁTICA ANALITICA PARA ANIONES INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN ANALÍTICA DE LOS ANIONES: al igual como para los cationes existe una clasificación analítica a la que, con ligeras variantes, se adaptan casi todas las marchas analíticas, en aniones no existe una clasificación única y puede decirse que cada autor que ha investigado sobre el tema tiene la suya propia, aunque entre todas ellas existan las naturales analogías. Entre las causas que motivan la inexistencia de una clasificación única de aniones se encuentran las siguientes: A) El gran numero numero de aniones aniones a consi consider derar ar que incluy incluyen en no solo solo los formad formados os por elemen elementos tos electr electrone onegat gativo ivos, s, sino sino por los electr electropo oposit sitivo ivoss muy ácido ácidos, s, como arseniatos, arsenitos, cromatos, permanganatos, vanadatos, etc. B) La ausencia, ausencia, en muchos casos casos de reactivos reactivos verdaderamen verdaderamente te selectivos selectivos que separen grupos bien definidos de aniones C) La inestab inestabilid ilidad ad de los anione anioness a los cambio cambioss de acidez acidez que afectan afectan a su potencial redox o a la existencia de los mismos, etc. Esta clasificación comprende 21 aniones, organizados en 5 grupos, el ordenamiento de los cuales se fundamenta en la solubilidad que presentan las sales de: calcio, bario, cadmio y plata que se forman con los aniones de una muestra problema, según el medio en el cual se encuentra sea ácido o básico es decir: Grupo 1: Incluye los aniones cuyas sales de calcio son insolubles en una solución o medi medio o lige ligera rame ment nte e bási básico co.. Son: Son: CO3=, SO3=, AsO4-3, AsO2-1, y P O4-3 (subgrupo I-A), y también, C 2O4= y F-1 (Subgrupo I-B). Grupo 2: Comprende los aniones cuyas sales de calcio son solubles, pero las sales de bario son insolubles en medio ligeramente l igeramente básico. Son: CrO 4= y SO4=. Grupo 3: Esta compuesto de los aniones cuyas sales de calcio y bario son solubles, pero las sales de cadmio son insolubles en solución ligeramente básica. Son: S=, Fe(CN)6-4 y Fe(CN)6-3. Grupo 4: Esta compuesto por los aniones cuyas sales de calcio, bario y cadmio son solubles, pero las sales de plata son insolubles en solución ligeramente ácidas. Son: S2O3=, SCN-1, Cl-1, Br -1 y I-1. Grupo 5: Incluye los aniones cuyas sales de calcio, bario, cadmio y plata son solubles en agua y ácidos. Son: NO 2-1, NO3-1, ClO3-1 y BO2-1. De acuerdo a lo anterior, los agentes precipitantes de cada grupo vienen a ser respectivamente: CALCIO, BARIO, CADMIO y PLATA. Estos cationes se agregan en forma de los acetatos correspondientes.
ANALISIS CUALITATIVO DE ANIONES O RADICALES ACIDOS El químico analítico N. A. TANANAEV, subdivide los aniones en los siguientes subgrupos. ANIONES OXIDANTES: MnO4-1, CrO4=, NO3-1, NO2-1, AsO4-3, Fe(CN)6-3 y otros. ANIONES REDUCTORES: Cl-1, Br -1, I-1, S=, SO2=, S2O3=, SCN-1, AsO3-3, Fe(CN)6-4, C2O4= y otros. ANIONES INDIFERENTES: SO4=, PO4-3, BO2-1, SiO3-2, CO3-2, F-1, Ac-1(Acetato) y otros.
IDENTIFICACIÓN POR EL METODO FRACCIONADO DE LOS ANIONES QUE NO SE IDENTIFICAN IDENTIFICAN POR M. S. A. 1. IDENTIFICACIÓN DEL CROMATO: Se realiza en caso de que la solución problema de aniones presente coloración amarilla o anaranjada. PROCEDIMIENTO: a unas 5 gotas de la solución problema adicionar una gota del indicador fenolftaleína, si aparece color rojo, agregar gota a gota H 2SO4 1.5 M hasta la desa desapa paric rició ión n del del color color,, lueg luego o adic adicio iona narr varia variass gota gotass de alco alcoho holl amíli amílico co y seguidamente una gota de H 2O2 al 3%, color azul fugaz del ácido percrómico (H2CrO6) indica la presencia de ion Cromato. 2. IDENTIFICACIÓN DEL OXALATO Y FLUORURO: PROCEDIMIENTO: acidificar con HAc concentrado unas 5 gotas de la solución problema (hasta pH = 4 - 5) y adicionar exceso de solución de Ca(Ac) 2, o CaCl2 y calentar en el Boma. Formación de un precipitado blanco indica posibilidad de la presen presencia cia del oxala oxalato to y/o y/o fluoru fluoruro. ro. Centri Centrifug fugar. ar. Tratar Tratar el precip precipita itado do con agua agua destilada para lavar y eliminar reductores adsorbidos, luego agregar gotas de H 2SO4 1.5 M y calentar en el Boma. Si el precipitado se disuelve completamente indica la presencia de oxalato y fluoruro. Analizar de acuerdo al procedimiento del grupo I-B de aniones. 3. IDENTIFICACIÓN DEL SULFURO: PROCEDIMIENTO: a 5 - 6 gotas de la solución problema adicionar HCl 3 M( hasta pH igual o menor a 2). A la boca del tubo de ensayo acercar un pedazo de papel filtro filtro hume humede deci cido do con con solu soluci ción ón de Pb(A Pb(Ac) c)2. Enne Ennegr grec ecimi imien ento to del del pape papell indic indica a presencia del sulfuro.
4. IDENTIFICACIÓN DE FERROCIANURO: PROCEDIMIENTO: a unas 5 gotas de la solución problema añadir HCl 3 M hasta reacción ácida y luego 1-2 gotas de FeCl 3. Un precipitado azul llamado Azul de Berlín indica la presencia del ferrocianuro. 5. IDENTIFICACIÓN DEL FERRICIANURO: PROCEDIMIENTO: a unas 5 gotas de la solución problema acidificada con HCl 3 M adicionar unos cristales de Sulfato Ferroso Amónico. Un precipitado azul llamado Azul de Turnbull indica presencia del ion ferricianuro.
EXPERIMENTO PREELIMINAR : ENSAYOS PRELIMINARES PARA ANIONES O RADICALES ACIDOS : Antes de aplicar la M. S. A. para aniones, es necesario realizar los siguientes ensayos preliminares: 1. DETERMINAR EL pH DE LA SOLUCIÓN a) Si el pH es menor o igual a 2, no pueden coexistir o estar presentes los aniones de ácidos volátiles inestables con CO 3=, SO3=, S2O3= y NO2-1. Además en medio ácido no pueden coexistir los siguientes pares de aniones: I-1 y NO2-1; I-1 y IO3-1; I-1 y ClO3-1; I-1 y AsO4-3, NO2-1 y ClO3-1, NO2-1 y AsO2-1, SO3=, y AsO4-3, S2O3-2, AsO4-3. b) Si la solución problema de aniones tiene un pH alcalino, en esta pueden estar presentes todos los aniones examinados. 2. ENSAY NSAYO O A LA PRES PRESEN ENCI CIA A CO CONJ NJUN UNTA TA DE ALGU ALGUNO NOS S OXIDA XIDANT NTES ES Y REDUCTORES: a) A unas 5 gotas de la solución de aniones adicionarle HAc 3 M hasta acidificar. En presencia de NO 2-1 y I-1 se desprende yodo libre. b) Si el ensa ensayo yo ante anteri rior or es nega negativ tivo, o, la solu soluci ción ón se acidu acidula la con con HCl HCl 3 M; el -1 desprendimiento de yodo indica posible presencia de los pares I y ClO3-1; I-1 y AsO4-3. El enturbiamiento de la solución es un indicio de la presencia del S 2O3-2. 3. ENSAYO DE DESPRENDIMIENTO DE GASES: Unas 5 - 8 gotas de la solución problema se trata con unas gotas de H 2SO4 1.5 M. Agitar ligeramente el contenido del tubo. Si no se observa desprendimiento de burbujas, el tubo se calienta suavemente. La formación de gases (CO 2, SO2, NO2), indica la posible presencia de los iones carbonato, sulfito, tiosulfato y nitrito.
Recordar que: a) El CO2 es un gas incoloro que enturbia el agua de cal. b) El SO2 es un gas con olor a azufre quemado que provoca decoloración de la solución diluida de KMnO 4 0.01M e yodo. c) El NO2 es un gas pardo rojizo. 4. ENSAYO DE ANIONES CON BaCl2. (ver página ¿) A unas 5-8 gotas de la solución problema neutra o débilmente alcalina a un pH igual 7-9, (se alcaliniza con solución de Ba(OH) 2); Adicionar de 2 a 3 gotas de BaCl2. La formación de un precipitado puede indicar: BaSO 4, BaSO3, Ba(AsO2)2, Ba3(AsO4)2, Ba3(PO4)2. 5. ENSAYO DE ANIONES CON AgNO3. (ver página ¿) A unas 5-6 gotas de la solución problema se le adiciona de 2 - 3 gotas de solución de AgNO 3. Si se forma un precipitado se agregan varias gotas de HNO 3 conce concentr ntrado ado.. Insolu Insolubil bilida idad d del precip precipita itado do indica indica la posib posible le presen presencia cia de las siguientes sales: AgCl, AgBr, AgI, AgSCN, Ag 2S (formado por dismutación del Ag2S2O3. 6. ENSAYO PARA ANIONES REDUCTORES a) A unas 3 - 5 gotas de la solución problema de aniones, adicionar una o dos gotas de KOH 3 M y una o dos gotas de KMnO 4 0.01 M. Si no se forma precipitado inmediatamente, caliente en el Boma. La apar aparic ició ión n de un prec precip ipititad ado o pard pardo o indi indica ca la pres presen enci cia a de los los anio anione ness = = -1 -1 -1 reductores, S2O3 , SO3 , I , AsO2 , SCN , etc. b) Si el ensayo anterior indica presencia de aniones reductores, entonces a 3 - 5 gotas de la solución problema adicione gota a gota H 2SO4 1.5 M hasta acidificar y luego agregue unas gotas de solución de yodo diluida teñida de azul por el indi indica cado dorr almi almidó dón. n. La deco decolo lora raci ción ón de la solu soluci ción ón yodo-a odo-almi lmidó dón n indi indica ca la = = presencia del Ion S 2O3 o SO3 . 7. ENSAYO PARA ANIONES OXIDANTES. A unas 3-5 gotas de la solución problema de aniones, adicionar gota a gota H2SO4 1.5 M hasta acidificar; luego agregar unas 2-5 gotas de benceno o CCl 4 y 1-3 gotas de solución de KI. La aparición de una coloración violeta en la capa orgánica después de agitar la solución indica la presencia de los iones: NO 2-1, IO31 , AsO4-3, ClO3-1, etc.
EXPERIMENTO 6: ANALISIS DEL GRUPO I DE ANIONES PROCEDIMIENTO 1: Ensayo para el ion Carbonato (CO 3=) En un tubo de ensayo medir aproximadamente 2 ml de la solución problema y adicionar aproximadamente 0.1 gr (con una microespátula) de KClO 3, o algunas gotas de H 2O2 al 3%. Añadir 1 o más gotas de HCl 3 M y observar cuidadosamente si se produce una efervescencia, lo cual indica la presencia del ion carbonato. Otro ensayo para el ion carbonato: En un tubo de ensayo se coloca una pequeña cantidad de la sustancia por examinar (a 10 gotas, si la muestra problema es líquida), se añade algunas gotas de H 2O2 al 3% o agua de bromo para oxidar los sulfitos eventualmente presentes, luego se añaden 10 o más gotas de HCl 3 M. Tapar rápidame rápidamente nte con un tapón de caucho caucho horadado, horadado, equipado equipado con un tubo de vidr vidrio io en u, cuya cuya extr extrem emid idad ad más más larg larga a (ver (ver equi equipo poss para para la inve invest stig igac ació ión n de carbon carbonato atoss o consu consulte lte con el profes profesor), or), está unida unida a otro otro tubo tubo de ensay ensayo o que que contiene 1 ml de Ba(OH) 2, se calienta suavemente en la llama de un mechero o en una Boma. Boma. En prese presenci ncia a de carbon carbonato atoss el Hidróx Hidróxido ido de Bario Bario se enturb enturbia ia por formación de BaCO 3. El enturbiamiento desaparece por adición de ácido acético (diferencia con el BaSO 3) En presencia de sulfitos y tiosulfatos, se trata la muestra con H 2O2 o con agua de bromo o con K 2Cr 2O7 o (en ausencia de oxalatos) con KMnO 4, y se realiza la prueba ya descrita. PROCEDIMIENTO 2: Reemplazo de los iones de metales pesados. Una microespátula llena con la muestra sólida (o 2 ml si la muestra es líquida), agregar 2 ml de agua destilada y calentar en el Boma por 2 minutos. Agregar 2 ml de NaCO3 1.5 M y calentar en el Boma por 10 minutos. Reemplazar cualquier cantidad de agua agua que que se haya haya perd perdid ido o por por evap evapor orac ación ión y cent centrif rifug ugar ar.. Se obti obtien ene e un centrifugado y un precipitado. CENTRIFUGADO: Contiene aniones en forma de sales solubles de sodio y se analiza de acuerdo con el procedimiento 3. Desechar el precipitado, el cual está compuesto de carbonatos carbonatos e hidróxidos de iones de metales pesados. PROCEDIMIENTO 3: PRECIPITACIÓN DEL GRUPO I DE ANIONES. Al centrifugado del procedimiento 2, adicionar Ca(Ac) 2 2 M gota a gota hasta que la precipitación sea completa. Centrifugue. CENTRIFUGADO: Contiene los aniones de los grupos II al V. Guarde para el procedimiento 7. RESIDUO: Puede estar compuesto de las sales de calcio insolubles de los iones carbonatos, sulfitos, arsenito, arsenato, fosfato, oxalato y fluoruro. Lave el residuo
tres veces con agua destilada y deseche los lavados. Analice el residuo de acuerdo al procedimiento 4. PROCEDIMIENTO 4: SEPARACIÓN DEL GRUPO I DE ANIONES EN SUBGRUPOS Al residuo del procedimiento 3 adicionar 20 gotas de HAc 3 M, agitar fuertemente y centrifugar. CENTRIFUGADO: Puede contener los iones sulfito, arsenito, arsenato y fosfato. Guardar para el procedimiento 5. Grupo IA. RESIDUO: Que no se disolvió en HAc, puede ser CaC 2O4 o CaF2 o ambos. Siga el procedimiento 6. Grupo IB PROCEDIMIENTO 5: IDENTIFICACIÓN DEL GRUPO I-A. El centr centrifu ifugad gado o del proce procedim dimien iento to 4 puede puede conten contener er los iones iones sulfit sulfito, o, arseni arsenito, to, arsenato y fosfato. Dividir en cuatro porciones y efectuar los siguientes ensayos: PRIMERA PORCIÓN: Puede analizarla por cualquiera de los siguientes ensayos. Ensayo 1: A la primera porción, añadir dos gotas de HCl concentrado y cinco gotas de Ba(Ac)2. Centrifugar y desechar cualquier precipitado formado. Al centrifugado claro añadir cinco gotas de H 2O2 al 3%. La formación de un precipitado blanco confirma presencia del ion sulfito. Ensayo 2. A la porción 1 que debe ser neutra, añadir unos cristales de ZnSO 4 y agitar, añadir cuatro gotas de nitroprusiato sódico recién preparado (solución acuosa al 1%) y una gota de ferrocianuro potásico. Un precipitado rojo confirma la presencia del ion sulfito (Nota: la neutralización es con NaHCO 3 1F). Ensayo 3. En una placa cuentagotas colocar 1 gota de la porción 1 neutra añadir una gota de verde malaquita. La decoloración indica la presencia de ion sulfito. SEGUNDA PORCION: Añadir dos gotas de HCl 3 M y dos gotas de agua destilada calentar hasta ebullición y añadir cinco gotas de TAA (tioacetamida). La formación inmediata de un precipitado amarrillo demuestra la presencia de ion arsenito. TERCERA PORCIÓN: Adicionar dos gotas de HCl 3 M y calentar en el Boma por dos minutos. Añadir unos cristales de KI. Si la solución se vuelve marrón indica la presencia del ion arsenato. Añadir diez gotas de C 6H6 o CCl4 y agitar vigorosamente durante un minuto. Una coloración rosada en la capa del CCl 4 confirma la presencia de ion arsenato. CUARTA PORCIÓN: Adicionar cinco gotas de HNO 3 conc concen entr trad ado o y aproximadamente 0.2 gr de ácido tartárico sólido. Agitar la solución y agregar cinco gotas de molibdato de amonio, (NH 4)2MoO4 y llevar a calentamiento en el Boma por 1 minuto. La formación de un precipitado amarrillo confirma la presencia del ion fosfato.
PROCEDIMIENTO 6: IDENTIFICACIÓN DEL GRUPO 1-B El residuo del procedimiento 4 puede ser CaC 2O4 o CaF2 o ambos. Lavar este precipitado dos veces con agua destilada y desechar los lavados. RESIDUO: Adicionar diez gotas de H 2SO4 1.5 M calentar y agitar en el Boma por un minuto. Agregar dos gotas de KMnO 4 0.01 M. La desaparición del color rosado demuestra la presencia del ion oxalato. (Reservar para identificar el fluoruro). IDENTIFICACIÓN DEL ION FLUORURO: Si el oxal oxalat ato o está está pres presen ente te,, a la solu soluci ción ón ante anterio riorr deco decolo lora rada da,, se le cont contin inua ua agregando KMnO 4 0.01 M hasta que la solución tome una coloración marrón o púrpura. Desaparecer esta coloración mediante la adición de una o dos gotas de H2O2 al 3%. 3%. Cent Centri rifu fuga garr y dese desech char ar cual cualqu quie ierr prec precip ipititad ado. o. Ahor Ahora a divi dividi dirr el centrifugado en dos porciones y realizar los siguientes ensayos: ENSAYO 1. A la porción 1, agregar dos o más gotas de eosina, una o dos gotas de nitrato de lantano, La(NO3)3 al 5% y tres gotas de acetato de amonio, NH 4Ac saturado. Calentar en el boma por varios minutos. La formación de un precipitado rosa-naranja confirma la presencia de ion fluoruro. ENSAYO 2. En un tubo de ensayo depositar una o más gotas de nitrato de circonio, Zr(NO3)4 al 0.5% en HCl 6 M, añadir una o más gotas de solución de alizarina-S al 0.2% en etanol, hasta color violeta rojizo, sin gran exceso. Adicionar ahora la porción No. 2 que contiene el ion fluoruro. Calentar en el boma. Decoloración de la laca de circonio de violeta a amarrillo indicara la presencia del ion fluoruro. OTROS ENSAYOS PARA EL ION FLUORURO: Con el precipitado del subgrupo I-B, puede verificarse también los siguientes ensayos: ENSAYO I: En un tubo de ensayo, adicionar unas 10 gotas de mezcla crómica (bicromato (bicromato potásico, potásico, K2Cr 2O7 sóli sólido do más más H2SO4 concen concentra trado) do),, calent calentar ar y hacer hacer resbalar el liquido hasta que moje uniformemente las paredes del tubo. Añadir un poco de precipitado del precipitado del subgrupo 1-B, agitar y calentar. Si al inclinar el tubo, el liquido no moja las paredes del mismo y adquiere un aspecto de gota de grasa, indica la presencia de ion fluoruro. ENSAYO 2. Se elimina el oxalato del precipitado 1-B, por calcinación intensa por 1 minuto. Disolver el sólido con HAc 3 M y efectuar el ensayo 2.
EXPERIMENTO 7: ANALISIS ANALISIS DEL GRUPO II DE ANIONES ANIONES PROCEDIMIENTO 7: PRECIPITACIÓN DEL GRUPO II DE ANIONES El centrifugado del procedimiento 3 puede contener uno o todos los aniones del grupo II al V, adicionar Ba(Ac) 2 1 M, gota gota a gota hasta hasta que la precipi precipitac tación ión sea sea completa. CENT CENTRI RIFU FUGA GADO DO:: Cont Contie iene ne los los anio anione ness del del grup grupo o III III al V, guar guarde de y siga siga el procedimiento 9. PRECIPITADO: Puede estar compuesto de BaSO 4 y BaCrO4. Siga el procedimiento 8.
PROCEDIMIENTO 8: SEPARACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE LOS ANIONES DEL GRUPO II Lavar el precipitado con 10 gotas de agua destilada y desechar los lavados. Tratar el precipitado con 5 o más gotas de HCl 3 M, agitar y centrifugar. RESIDUO: Puede ser BaSO 4. Añadir 10 gotas de HCl 3 M. Un residuo blanco confirma la presencia del ion sulfato. (Lavar el precipitado con agua destilada que contenga unas gotas de HCl concentrado para eliminar el exceso del ion cromato). CENTRI CENTRIFUG FUGADO ADO:: Puede Puede conten contener er el ion croma cromato. to. Realiz Realizar ar cualqu cualquier iera a de los siguientes ensayos: ENSAYO 1. Adicionar al centrifugado dos o tres gotas de H 2SO4 1.5 M, diez gotas de éter o alcohol amílico y una o más gotas de H 2O2 al 3%. Un color azul fugaz comprueba la presencia del ion cromato. ENSAYO 2. Sobre una placa de porcelana, colocar dos gotas del centrifugado más dos gotas de difenilcarbacida y una o más gotas de H 2SO4 1.5 M. La coloración violeta indica la presencia del cromato. ENSAYO 3. Al centrifugado adicionar 3 o más gotas NaAc 2.5 M. Un precipitado amarrillo confirma la presencia del cromato.
EXPERIMENTO 8: ANALISIS ANALISIS DEL GRUPO III DE ANIONES PROCEDIMIENTO 9: PRECIPITACIÓN DEL GRUPO III DE ANIONES Al centrifugado del grupo II (procedimiento 7); adicionar Cd(Ac) 2 1 M, gota a gota hasta que la precipitación sea completa. Centrifugar. CENTRIFUGADO: Puede contener los aniones del grupo IV y V. Continuar con el procedimiento 11. PRECIPITADO: Puede contener CdS, Cd 2Fe(CN)6 y Cd 3[Fe(CN)6]2. Continuar con el procedimiento 10. PROCEDIMIENTO 10: IDENTIFICACIÓN DE LOS ANIONES DEL GRUPO III Lavar el precipitado 2 veces con agua destilada caliente. Desechar los lavados. Trat Trata ar al preci recipi pita tado do con 15 o más más gotas tas de NH 4OH concen concentra trado, do, calen calentar tar suavemente sin hervir y dejar enfriar. Centrifugar. PRECIPITADO: Puede ser CdS, añadir dos gotas de HCl concentrado. Tapar la boca del tubo de ensayo con un pedazo de papel filtro humedecido con solución de Pb(Ac)2 0.5 M. Una coloración negra o marrón en el papel filtro causado por la formación del PbS, indica presencia del ion sulfuro. Nota: El ion sulfuro se puede identificar en la muestra problema o en el centrifugado del grupo II, con el nitroprusiato sódico, así: En la cavidad de una placa de porcelana se coloca una gota de la solución problema, una a dos gotas de NH 4OH 3 M y una gota del nitroprusiato sódico (solución recién preparada). Si aparece un color rojo violeta indica la presencia del ion sulfuro. CENTRIFUGADO: Puede contener los iones ferrocianuro y ferricianuro. Dividir en dos porciones. PORCIÓN 1. Efectué los siguientes ensayos: ENSA ENSAYO YO 1. En una una plac placa a de porc porcel elan ana a depo deposi sita tarr dos dos gota gotass de esta esta porc porció ión, n, acidificar con dos o más gotas de HCl concentrado y adicionar una a dos gotas de molibdato amónico. La formación de un color pardo rojizo o precipitado, soluble en NaOH, confirma la presencia del ion ferrocianuro. ENSAYO 2. Colocar en una placa de porcelana, dos gotas de la porción 1, acidular con HCl concentrado y añadir unas gotas de FeCl 3 1 M. Un precipitado azul oscuro confirma la presencia del ion ferrocianuro. PORCIÓN 2: Realizar cualquiera de estas reacciones: ENSAYO 1. Colocar en una placa de porcelana dos gotas de la porción 2, acidular con una o más gotas de HCl concentrado concentrado y añadir añadir unos cristales cristales de sulfato sulfato ferroso amónico. Un precipitado color azul indica la presencia del ion ferricianuro. ENSAYO 2. Colocar en una placa de porcelana una gota de la porción 2 y una gota de solución saturada de acetato de bencidina. Un color azul indica la presencia del ion ferricianuro.
EXPERIMENTO 9: ANALISIS DEL GRUPO IV DE ANIONES PROCEDIMIENTO 11: ENSAYO PRELIMINAR DEL GRUPO: A tres gotas de centrifugado del procedimiento 9, adicionar 5 gotas de AgAc solución satura saturada da y acidifi acidificar car con con HNO3 3 M. La formación de un precipitado indica la presencia del grupo IV de aniones. (Si no se forma precipitado, proseguir con el experimento 10: Análisis del grupo V de aniones).
PROCEDIMIENTO 12: PRECIPITACIÓN DEL GRUPO IV DE ANIONES: * IDENTI IDENTIFIC FICACI ACIÓN ÓN DEL ION TIOSULF TIOSULFAT ATO: O: Si la prueba prueba prelimi preliminar nar indica indica la presencia del grupo IV de aniones, entonces a todo el centrifugado del grupo III (procedimiento 9), agregar con agitación, gota a gota, solución saturada de AgAc hasta que la precipitación sea casi completa. Centrifugar y acidificar toda la mezcla con HAc concentrado y adicionar otras gotas de AgAc solución saturada. Si se observa que el precipitado cambia de color desde blanco hasta amarillo, pasando por naranja y marrón hasta un color negro, la presencia del ion tiosulfato es confirmada. Agitar fuertemente y centrifugar. Remueva el centrifugado. CENTRIFUGADO: Contiene los aniones del grupo V. Seguir con el procedimiento 14. PRECIP PRECIPITA ITADO: DO: Puede Puede conte contener ner Ag2S, AgCl, AgSCN, AgI y AgBr. Analizar de acuerdo al procedimiento 13.
PROCEDIMIE PROCEDIMIENTO NTO 13: SEPARACIÓN E IDENTIFICACIÓN DEL GRUPO IV DE ANIONES: Lavar Lavar el precip precipita itado do obten obtenido ido en el proced procedimi imient ento o 12, con agua agua destil destilada ada que cont conten enga ga unas unas gota gotass de HNO HNO 3 3 M, hasta que las aguas del lavado no den precipitación con HCl 3 M. Desechar las aguas del lavado, lavar una vez más con agua destilada para remover el exceso de HNO 3. Desechar las aguas de lavado. Tratar el precipitado con 10 gotas de AgNO 3 amoniacal (llamado Reactivo de Miller), agitar fuertemente y centrifugar. En caso de no tener Reactivo de Miller, leer nota al final de la página. CENTRIFUGADO: Puede contener el ion cloruro. Añadir HNO 3 3 M hasta acidificar la solución (confirmar con la cinta indicadora de pH). La formación de un precipitado blanco demuestra la presencia del ion cloruro.
Nota: El precipitado puede contener AgS, AgCl, AgSCN, AgI, ABr. A cambio del Reactivo de Miller, se puede tratar el precipitado con solución de carbonato de amonio, (NH4)2 CO3 al 12% de la siguiente forma: Añadir al precipitado unas 5 a 10 gotas de solución de carbonato de amonio al 12% y agitar fuertemente. Centrifugar. El precipitado (AgBr, AgI, AgS, AgSCN) se ensaya posteriormente.
Al centrifugado que contiene el ion Cl -1, añadir 3 o 4 gotas de solución de KBr 1 M y agitar. La aparición de un enturbamiento de color amarrillo-blanco indica la presencia del ion cloruro. RESIDUO: Puede contener, AgBr, AgI, AgS, AgSCN. Dividir en dos porciones desiguales, una mayor y otra menor:
PORCIÓN PEQUEÑA: Transferir a una placa de porcelana o un tubo de ensayo. Añadir una a dos gotas de HCl 3 M y una gota de FeCl 3 1 M. La formación de un color rojo confirma la presencia del ion tiocianato. (si la prueba se realiza en tubo de ensayo y la coloración roja aparece muy débil, se puede identificar extrayendo el tiocianato de hiero (III) con solventes orgánicos, como alcohol amílico, éter, etc.). Nota: El ion yoduro, probablemente interfiere dando una coloración pardo rojiza por oxidación a yodo por el ion férrico. Para identificar el ion tiocianato en presencia del ion yoduro se hace lo siguiente: Se trata el precipitado que puede contener AgBr, AgI, AgS, AgSCN (porción pequeña), con cinco o más gotas de solución de KBr 1 M, agitando fuertemente. Centrifugar y desechar el precipitado. El centrifugado puede contener el tiocianato, se trata así: en una placa de ensayos depositar dos gotas del centrifugado, añadir una a dos gotas de FeCl3 1 M. La aparición de una coloración roja indica la presencia del ion tiocianato.
PORCIÓN GRANDE : Transferir a un tubo de ensayo, añadir 10 gotas de agua destilada, acidificar mediante la adición gota a gota H 2SO4 1.5 M, y agregar con una microespátula una pequeña cantidad de zinc en polvo. Agitar fuertemente por 5 minutos y centrifugar. RESIDUO: Es exceso de Ag y Zn. Desechar. CENTRIFUGADO: Puede contener los aniones yoduro y bromuro, comprobar que el pH es ácido; de lo contrario, añadir unas gotas de H 2SO4 1.5 M. Adicionar 10 o más gotas de C6H6 o CCl4 y solución de hipoclorito de sodio, NaClO gota a gota, agitando fuertemente después de cada adición. La aparición de un color violeta en la capa del solvente orgánico, indica la presencia del ion yoduro. Añadir con agitación más solución de NaClO; Si se observa que el color violeta desaparece poco a poco y la capa del solvente toma color amarrillo-marrón o amarillo-naranja, se confirma la presencia del ion bromuro. Nota: El ion yoduro, también se identifica tratando el centrifugado que contiene los aniones I-1 y Br -1, con unas gotas de H 2SO4 1.5 M más 10 gotas de C 6H6 o CCl4 y unos cristales de NaNO 2, agitar; si un color violeta aparece en la capa del solvente orgánico esto indicará la presencia del ion yoduro.
EXPERIMENTO 10: ANALISIS DEL GRUPO V DE ANIONES PROCEDIMIENTO 14: IDENTIFICACIÓN DEL GRUPO V: El centrifugado del procedimiento 12, puede contener ClO 3-1, BO2-2, NO2-1, NO3-1, dividir en cuatro porciones iguales.
PRIMERA PORCIÓN: Añadir 5 gotas de HNO 3 concentrado y dos gotas de AgNO 3 0.5 M. Dejar reposar la mezcla por dos minutos. Centrifugar y desechar cualquier precipitado que se forme. Al centrifugado claro agregar unos cristales de nitrito sódico, NaNO2 y agitar. La formación de precipitado blanco confirma la presencia del ion clorato. SEGUNDA PORCIÓN: Transferir a un tubo de evaporación y añadir 5 gotas de H2SO4 concentrado. Evaporar hasta casi sequedad. Dejar enfriar el tubo con la solución, agregar 3 o más gotas de ácido carmínico y calentar ligeramente. Un cambio de color rojo a un violeta-azulado, confirma la presencia del ion borato. OTRA FORMA DE IDENTIFICAR EL ION BORATO: Se procede así: la segunda porción debe tener un pH neutro, (si no lo está, se neutraliza con HAc 3 M o con NaOH diluido), se añadir 3 gotas de fenolftaleína y luego gotas de NaOH 0.1N, justamente hasta color rojo. Adicionar 5 gotas de solución acuosa de glicerina al 10% (neutralizada a la fenolftaleína con NaOH 0.50 M), y agitar. La desaparición del color indica la presencia del borato.
TERCERA PORCIÓN: Añadir un volumen igual de urea en HCl; Una evolución vigorosa de un gas indica la presencia del ion nitrito. OTRO ENSAYO PARA EL ION NITRITO: En una placa de porcelana depositar una gota de la solución problema del grupo V, neutra o ligeramente ácida, (si no está ácida acidular con HAc 3 M), añadir una gota de la solución de ácido sulfanílico al 1% en HAc al 30% y una gota de solución de alfa-naftilamina al 0.3% en HAc al 30%. Un color rosa o rojizo indica la presencia del nitrito.
CUARTA PORCIÓN: Pueden realizarse los siguientes ensayos: ENSAYO 1: A 5 gotas de la solución problema añada 5 gotas de H 2SO4 concentrado y varias gotas de solución de brucina al 0.2% g en ácido sulfúrico concentrado. Agite; la aparición de una coloración rosada intensa indica la presencia del ion nitrato. ENSAYO 2: En una placa de porcelana, depositar dos gotas de la solución del grupo V, añadir unos cristales de sulfato de hidracina o una a dos gotas de urea en HCl, para eliminar el nitrito, dejar reposar varios minutos, adicionar una gota de ácido sulfanílico y una gota de alfa-naftilamina, la solución debe ser incolora. Añadir unos miligramos de Zn en polvo. Un color rojo indica la presencia del nitrato.
EXPERIMENTO 11: EFECTO DE LA FUERZA IONICA SOBRE LA DISOCIACION IONICA EQUILIBRIO QUIMICO: El Principio de Le Chatelier OBJETIVO GENERAL Considerar el efecto de la fuerza iónica de una solución sobre la disociación iónica o la solubilidad de electrolitos poco solubles, y determinar los efectos de determinados cambios en el equilibrio. INTRODUCCIÓN FUNCION DE LA FUERZA IONICA EN LOS EQUILIBRIOS IONICOS
Los equilibrios en donde participan especies iónicas son afectados por la presencia de todo todoss los los ione ioness en una una solu soluci ción ón.. La form formaa más más apro apropi piad adaa de expr expres esar ar la concentración total de iones en una solución es la FUERZA IONICA, u, que se define como: u
=
1 2
∑
c z
i
2
i
Donde Ci es la concentración de la especie iónica, y Z i es la carga del Ion. La sumatoria se aplica a TODOS los iones en la solución. EFECTO DE LA FUERZA IONICA SOBRE LA L A SOLUBILIDAD DE LAS SALES
Consid Cons idér éres esee una una solu soluci ción ón satu satura rada da de yoda yodato to merc mercur urio ioso so,, Hg2(IO3)2 en agua agua destilada. Con base en el producto de solubilidad de esta sal, se espera que la concentración del Ion mercurioso sea 6.9x 10-7M: Hg ( IO3 ) 2 ( S ) ⇔ Hg 22+ + 2 IO3− Kps = [ Hg 22+ ].[ IO3− S = Hg 22
+
=
]
2
Kps= 1.3X10-18
= ( S ) ( 2S )
6.9 X 10
−7
2
M
Esta concentración es efectivamente la que se tiene cuando se disuelve el yodato mercurioso en agua destilada Sin embargo, un efecto aparentemente extraño se observa cuando se añade a la solución una sal como KNO 3. Ni el K + ni el NO3- reaccionan con Hg22+ o IO3-. De hecho, cuando se agrega KNO 3 0.050 M a la solución saturada de yodato mercurioso, se disuelve más sólido hasta que la concentración de Hg 22+ se increm increment entaa en -6 aproximadamente 50% (hasta 1.0x10 M). En gene genera ral,l, cuan cuando do se añad añadee una una sal sal “ine “inert rte” e” (com (comoo KNO KNO3) a cual cualqu quie ierr sal sal escasamente soluble (como el yodato mercurioso), se incrementa la solubilidad de esta esta última última.. El términ términoo “inert “inerte” e” signif significa ica que se trata de una sal cuyos cuyos iones iones no reaccionan con la sustancia de interés.
El experimento, muestra el efecto de la fuerza iónica sobre la disociación del complejo tiocianato férrico, de color rojo: Fe( SCN ) Rojo
2+
⇔ Fe + + SCN − Amarillo Tenue Pálido 3
MATERIALES Y REACTIVOS Seis (6) tubos de ensayo de 16x 150mm; matraces aforados de 100, 250 mL; espátulas; gradillas para tubo de ensayo; agitadores de vidrio; probetas de 10mL. Solución de FeCl3 1M ( se disuelve 0.0675 g de FeCl 3.6H2O en agua destilada, adicionando 4 gotas de HNO3 3.00 M y completando volumen hasta 250 mL). PROCEDIMIENTO 1.
Mezclar los 250 mL de la solución de FeCl 3 1,00 M con los 250 mL de al solución de NH4SCN o KSCN 1.50 M. Anotar el color de las soluciones.
2. En cada uno uno de cinco (5) (5) tubos de ensayo ensayo,, añadir añadir unos unos 5 mL de la solució soluciónn rojo pálido (del paso1). 3. Utilizar Utilizar la soluci solución ón en el tubo tubo No.1 como como control control de comparaci comparación. ón. 4.
Al tubo No.2, añadir unos cristales de FeCl 3 y/o NH4SCN, y observe como es el cambio del sistema.
5.
Al tubo No.3, agregar unos cristales de NH 4Cl. Observe el cambio de color.
6.
Al tubo No.4, añadir 0.20 g de KNO3 para incrementar la fuerza iónica a 0.4 M y observe lo que sucede.
7.
Al Al tubo tubo No.5 No.5,, añad añadir ir lenta lentamen mente te una una solu soluci ción ón de Ag AgNO NO3 0.05 M hasta formación de un precipitado y desaparición del color inicial. Transfiera la mitad del contenido de este tubo al tubo de ensayo No.6 A uno de ellos añadir gota a gota KSCN 0.1000 M y al otro tubo añadir cloruro férrico 0.1000 M. Observe y anote los resultados.
TRATAMIENTO DE DESECHOS Eliminar productos químicos en pequeñas o grandes cantidades, requiere de procesos apropiados que eviten la contaminación innecesaria de los vertederos. En el siguiente proceso del tratamiento de desechos se describen métodos por grup grupoo de prod produc ucto toss ante antess proc proced eder er a la elim elimin inac ació ión, n, pero pero ante antess debe debemos mos observar las designaciones de peligro, como la de la sustancia a tratar o los desechos del tratamiento. Como regla general, No deseche al vertedero, basura de papel filtro, trapos, aserrín u otras materias impregnadas de productos químicos, sin haber efectuado antes su destrucción o neutralización de los mismos. •
ACIDOS INORGANICOS, SALES ACIDAS Y SOLUCIONES ACIDAS
Diluir con agua aproximadamente 1:5 y neutralizar hasta pH 6-8 añadiendo solución de hidróxido de sodio o en escamas. La solución resultante de diluye de 1:10 y se vierte desagüe. Deje correr agua abundante. Los ácidos o soluciones ácidas derramadas, se cubren con hidróxido de calcio o con bicarbonato de sodio. Una vez terminada la reacción se se disuelve en agua y se elimina elimina por el desagüe, dejando correr abundante agua. •
BASES, AMINAS, SALES BASICAS Y SOLUCIONES BASICAS
Diluir con agua aproximadamente 1:5 y neutralizar hasta pH 6-8 añadiendo solución diluida de acido sulfúrico. La solución resultante de diluye de 1:10 y se vierte vierte desagüe. Deje Deje correr agua abundante abundante.. Las bases o soluciones soluciones básicas básicas derramadas, se cubren con un exceso de bisulfato de sodio. Una vez terminada la reac reacci ción ón se disu disuel elve ve en agua agua y se elimi elimina na por el desagü desagüe, e, dejand dejandoo corr correr er abundante agua. •
COMPUESTOS OXIDANTES
Con precaución y en pequeñas dosis, mezclar bien con sulfito de sodio sólido, después agite y adicione un poco de agua. En caso necesario, adicione pequeñas cantidades de acido sulfúrico diluido. Neutralizar la solución resultante. Diluir con agua y eliminar por desagüe. •
DISOLVENTES MISCIBLES EN AGUA
Mezclar con agua en proporción como mínimo de 1:20 y eliminar por el desagüe. Dejar correr agua abundante.
•
SOLUCIONES ACUOSAS
Si la concentración del soluto y la cantidad a eliminar son elevadas, tratarlas de acuerdo a la identidad del soluto. Si ambas son bajas, diluirlas como mínimo de 1:20 con agua y eliminar por el desagüe, dejando correr abundante agua. PREGUNTAS: 1.
Cual es la evidencia de que ocurrió un desplazamiento en el equilibrio cuando cuando se añadió más FeCl3(SÓLIDO) y/o NH4SCN(SÓLIDO) a la mezcla?
2.
De manera similar, se produce una perturbación del equilibrio cuando se agrega NH4Cl(SÓLIDO) o KNO3( SÓLIDO).¿ Cual es el efecto que produce la adición de estas sustancias sobre el equilibrio químico? Compare los efectos producidos por cada una de ellas.
3. ¿Qué iones iones causaron causaron el desplazam desplazamiento iento en los los casos anterio anteriores res (paso (paso No.1) 4. ¿Cuá ¿Cuáll es la evid eviden enci ciaa de que que ocur ocurri rióó un despla desplaza zami mient entoo en qué qué dire direcc cció iónn ocurre el desplazamiento? 5. El camb mbiio en al conc oncentración de que que Ion en el equilibrio causó el desplazamiento y en qué dirección ocurre el desplazamiento? 6.
Cuando la mezcla en el tubo No.5 se dividió y se ensayó de nuevo que evidencia indica que en esta mezcla hay presencia de iones Fe 3+ en solución?
EXPERIMENTO 12
DETERMINACIÓN DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD DE UN ELECTROLITO POCO SOLUBLE
OBJETIVOS: 1.
Determ Determina inarr la solubi solubilid lidad ad del CaSO CaSO4 por evaporación a sequedad de una muestra de solución saturada del mismo analito.
2.
Determinar el producto de solubilidad del Ca(OH) 2, una base fuerte pero poco soluble, por medio de neutralización con un ácido patrón.
TEORÍA: Las reacciones que producen sustancias de solubilidad limitada tienen aplicación en tres procesos analíticos analíticos importantes: importantes: (1) el análisis gravimetrico gravimetrico,, por el cual el peso de un sólido se ha formado está químicamente relacionado con la cantidad de analito; (2) el aislamiento de un analito de posibles interferencias, y (3) los métodos volumétricos volumétricos basados basados en en el el volumen de un un reacti reactivo vo patrón patrón que es necesario necesario para realizar la completa precipitación de la muestra. Cada una de estas aplicaciones requiere que el sólido sea razonablemente puro, tenga un tamaño de partícula adecuado y posea baja solubilidad. El equilibrio de solubilidad es un tipo de equilibrio heterogéneo, constituido por un electrolito poco soluble y los iones que este electrolito produce en solución. La sal, M A xAy, se disuelve en un volumen determinado de agua y a una temperatura fija, en una cantidad constante, según: M A xAy(ac)
M A xAy(ac)
(1)
La cantidad disuelta se disocia completamente en sus iones: MX A Y ↔ X M
Xy+
X−
ac + Y A ac
(2)
La concentración de M A xAy(ac) es constante y conocida como la solubilidad molar, S, del electrolito M A xAy(S) y se determina conociendo la concentración de los iones, M y+ o Ax-. Cuan Cuando do suma sumamos mos las las do doss ecua ecuaci cion ones es ante anteri rior ores es,, se obtie obtiene ne la ecuaci ecuación ón que que representa el equilibrio de solubilidad:
Y +
MX A Y s ↔ X M
X−
ac + Y A ac
(3)
La cons consta tant ntee de equi equililibri brioo para para esta esta reac reacci ción ón se deno denomi mina na CONSTANTE CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD, SOLUBILIDAD, Kps, y se expresa: Kps = [M Y+]X * [AX-] Y (4) Cuan Cuando do cono conoce cemos mos el valo valorr de la cons consta tant ntee de equi equililibr brio, io, (Kps (Kps), ), comú comúnm nmen ente te expresado expresado en tablas a valores valores de fuerzas fuerzas iónicas conocidas, conocidas, podemos hallar hallar el valor de la solubilidad molar del electrolito poco soluble, M A xAy, y viceversa; es decir, que si conocemos la solubilidad molar, podemos hallar el valor de la constante, Kps. TRATAMIENTO DE RESIDUOS QUÍMICOS EN EL LABORATORIO El tratamiento y eliminación de desechos provenientes de productos químicos en el labo labora rator torio io requ requie iere re de unos unos adec adecua uados dos y cuid cuidad ados osos os proc proces esos os que que evit eviten en la contaminación innecesaria de los tubos de drenaje. Tamb Tambié iénn se debe debe tene tenerr en cuen cuenta ta las las desi design gnac acio ione ness de peli peligr groo tant tantoo de las las sustancias a tratadas en el procedimiento, como las que se produjeron al final del mismo. Se debe tener en cuenta como reglas generales lo siguiente: En caso del derrame de una sustancia, se debe evacuar el sector lo más rápido posible, pero manteniendo la calma. Si se trata de una sustancia infl inflam amab able le,, se debe debe cort cortar ar de inme inmedi diat atoo el sumi sumini nist stro ro de gas gas y darl darlee ventilación al laboratorio. No deseche al drenaje, desechos de papel filtro, trapos, aserrín o materiales impreg impregnad nados os de produc productos tos químic químicos os sin haber haber efectu efectuado ado previa previament mentee su neutralización. •
•
Para ácidos minerales como el HCl el tratamiento es el siguiente: 1. Diluya Diluya lentamente lentamente el ácido ácido concentrad concentradoo de 1:10 con agua fría fría adicionan adicionando do el ácido en el agua. 2. Adicione 30 mg/L de Na3PO4 o 20 mg/L de Na2HPO4 en el ácido diluido. 3. Agite Agite y adicio adicione ne lentame lentamente nte NaOH NaOH 1N al ácido ácido mineral mineral diluido diluido hasta hasta que la solución obtenga un pH entre 5,5 y 12. 4. Si el ácido en algún momento se derramó, se le cubre con Ca(OH) 2 o NaHCO3 y déjelo reaccionar, luego disuelva y lave con agua y elimine por el drenaje, dejando correr abundante agua. Para sales y bases como el CaSO4 y el Ca(OH)2 el tratamiento es el siguiente: 1. Dilu Diluya ya lenta entame ment ntee la base base o sal conce oncent ntrrada ada de 1:10 1:10 con con agua agua fría fría,, adicionando la base o sal en el agua. 2. Adicione 30 mg/L de Na3PO4 o 20 mg/L de Na2HPO4 en la base o sal diluida.
3. Mientr Mientras as se agita, agita, adicion adicionee en forma lenta lenta HCl 1M a la base base o sal dilui diluida da que la solución obtenga un pH entre 5,5 y 12. 4. Las bases o sales derramadas se cubren con NaHSO 4 y se deja reaccionar, luego se disuelve en agua y se eliminan por el drenaje, dejando correr abundante agua. MATERIALES Y REACTIVOS: Beakers de 50, 100 y 200 mL Pipetas volumétricas de 5, 10 y 25 mL Matraz volumétrico de 100 mL Embudo de vidrio Matraces Erlenmeyer de 125 y 250 mL Bureta de 50 mL Tapones de caucho Papel aluminio Plancha de calentamiento Solución saturada de CaSO4 Solución saturada de Ca(OH)2 Solución patrón de HCl 1,00 N Solución indicadora de Fenolftaleína
PARTE EXPERIMENTAL PREPARACIÓN DE SOLUCIONES Solución de CaSO4: Se pesa en una balanza analítica analítica 0,6669 g de CaSO4; la sal debe haberse depositado en un vidrio reloj limpio y seco. Luego se transfiere la sal a un matraz aforado de 1L y se diluye con agua destilada hasta el aforo. 2. Solución de Ca(OH) 2: Se pesa en una balanza analítica 0.87105 g de Ca(OH)2; la base debe haberse depositado en un vidrio reloj limpio y seco. Luego se transfiere la base a un matraz aforado de 1L y se diluye con agua destilada hasta el aforo. 3. Solu Soluci ción ón patró patrónn de HCl: HCl: Se toman toman con una pipe pipeta ta o bure bureta ta limpia limpia y seca seca 11,39789 mL de HCl concentrado y se depositan en un matraz aforado y se diluye con agua destilada hasta el aforo. 4. Soluci Solución ón indicad indicadora ora de Fenolft Fenolftale aleina: ina: 1% en etanol etanol al 95%; 95%; pH 8.3 - 10. 10.00 viraje incoloro a rojo violeta 1.
PROCEDIMIENTO 1: Determinar la Kps del CaSO4. 1. Pesar el el beaker beaker de 50 o 100 mL, mL, limpio limpio y seco en una una balanza analític analítica. a. 2. Adicionar 10 mL de la solución saturada de CaSO4. 3. Evaporar hasta sequedad, por calentamiento en la plancha. Caliente el residuo residuo sólido en el beaker durante 5 minutos a 250°C, para asegurar que el CaSO4 esté anhidro y cúbralo con papel aluminio, previamente pesado. 4. Pesar el residuo sólido de CaSO 4 en una balanza analítica. 5. Realic Realicee el proce procedimi dimient entoo 2 veces. veces. PROCEDIMIENTO 2: Determinar la Kps del Ca(OH)2. 1. Medi Medirr con con una pipet pipetaa volu volumé métr tric ica, a, 2 mL de una una soluc solució iónn patr patrón ón de HCl HCl 1,00 N, descargue este volumen en un matraz volumétrico de 100 mL, completar hasta el aforo con agua destilada, tapar y agitar bien hasta uniformidad. Determinar la nueva concentración del ácido. 2. Filtrar cerca de 200 mL de la solución saturada de Ca(OH) 2, guardar en un matraz Erlenmeyer de 250 mL y tapar con un tapón de caucho. 3. Enjuagar 2 veces una bureta de 50 mL con la solución de Ca(OH) 2 y llenar con esta misma solución.
4. En 3 matraces matraces Erlenmeye Erlenmeyerr de 125 mL, mL, colocar colocar una alícuota alícuota de 25 mL mL de la solución de HCl (preparada en en el paso 1) y agregar de 3 a 5 gotas de Fenolftaleína en cada matraz Erlenmeyer. 5. Titular cada una de las muestras de HCl, con la solución de Ca(OH) 2 hasta obtener un color rosado. Anotar los volúmenes gastados. CÁLCULOS: Determinar la solubilidad del CaSO 4 y del Ca(OH) 2 en moles por litro y en mg por 100 mL. 2. Determinar el valor del Kps para el CaSO 4 y Ca(OH)2 respectivamente. 3. Obtene Obtenerr el valor valor promedio promedio del Kps para para ambos ambos electr electroli olitos tos poco solubles solubles.. (Utilice los resultados de todos los grupos). 1.
PREGUNTAS: 1. Indi Indica carr cómo cómo se afec afecta tarí ríaa el valor valor del del Kp Kpss (aume (aument nta, a, dismin disminuye uye,, no se afec afecta ta)) en cada cada uno de los los sigui siguien ente tess casos casos.. Expl Expliq ique ue brev brevem emen ente te su respuesta. (a) Se usa un ácido más concentrado; en el procedimiento del Ca(OH) 2. (b) Se pasa del punto de equivalencia en el caso del Ca(OH) 2. (c) La solución de Ca(OH)2 no ha llegado a equilibrio.
EXPERIMENTO 13
Sistema Acido/Base y Determinación Colorimétrica del p H Objetivo General: Distinguir un ácido y una base de acuerdo a su pH y determinar su acidez colorimétricamente a través del uso de indicadores Introducción En el transcurso de la historia de la química se han utilizado varios conceptos ácido-base, examinaremos cuatro conceptos de uso muy general cada definición puede aplicarse según sea necesario. 1. En La La Anti Antigü güed edad ad:: Los ácidos ácidos se definí definían an como sustanci sustancias as que tienen tienen un sabor agrio agrio,, y que colorean de rojo el tornasol Las bases sustancias que en solución acuosa tienen un sabor amargo, colorean colorean el tornasol de azul y tienen tacto jabonoso. Se creí creíaa tamb tambié iénn que que un ácid ácidoo debí debíaa tene tenerr como como const constitituy uyen ente te esen esenci cial al el elemento oxigeno, pero en 1810 Humphry Humphry Davy demostró que el HCl contenía + H y Cl , po post ster erio iorm rmen ente te se acep acepto to que que todo todoss los los ácid ácidos os tení tenían an como como + constituyente esencial H
HCl
→
H
+
+ Cl
−
2. Teor Teoría ía De Arr Arrhe heni nius us::
NaOH
+
Na +
OH
−
Ácido
Una explicación acerca de la fortaleza de los ácidos diferentes fue uno de los resultados de La Teoría Teoría De La Disociación Disociación Iónica Iónica de Svante Svante Arrhenius Arrhenius desarrollad desarrolladaa entre 1880-1990 1880-1990 en la cual propuso que un electrol electrolito ito se disocia en solución acuosa en iones sobre esta base estableció que: Un ácido es una sustancia química que contiene hidrógeno, y que disueltas en agua producían una concentración de iones hidrógeno o protones, mayor que la existente en el agua pura por ejemplo:
H C l
+
H
2
O
→
H
+
+
C l
−
Una base. como una sustancia que disuelta en agua producía un exceso de iones hidroxilo, OH-. + − NaOH Na + OH La teoría de Arrhenius ha sido objetos de muchas críticas. La primera es que el concepto de ácidos se limita a especies químicas que contienen hidrógeno y el de base a las especies que contienen iones hidroxilo. La segunda crítica es que la teoría sólo se refiere a disoluciones acuosas, cuando en realidad se conocen muchas reacciones ácido-base que tienen lugar en sistemas no acuosos.
3. Conc Concep epto to De De Lewi Lewis: s: Gilbert Newton Lewis propuso un concepto más amplio sobre ácidos y bases que liberó el fenómeno acido base del protón propuso el sistema por primera vez en 1923 y lo desarrollo en 1938. Definió un ácido como una sustancia que puede formar enlaces covalentes aceptando un par de electrones. Defini Definióó una base como como una sustancia sustancia que posee un par de electro electrones nes sin compartir Esta tiene la ventaja de que es válida con disolventes distintos del agua y no se requiere la formación de una sal o de pares ácido-base conjugado. Según esto, el amoníaco se comporta como una base, pues es capaz de ceder un par de electrones al trifluoruro de boro para formar un par ácido-base:
H3N: + BF3 ⇋ H3N-BF3 4. Teoría Teoría De Brön Brönsted sted-Lo -Lowry wry
En 1923 Johannes Brönsted y, paralelamente, el químico británico Thomas Lowry propusieron un concepto más amplio de ácido/base de a cuerdo con las definiciones de Brönsted-Lowry: Un ácido: ácido: es una sustancia que que puede donar donar un protón protón (iones hidrógen hidrógenoo H+) en estos términos la reacción de un ácido con una base, es la transferenc transferencia ia de un protón del ácido a la base:
HCl + H2O ⇋ H3O+ + Cl-
Ácido Base Una base: es una sustancia que puede aceptar un protón.
NH3 + H2O ⇋ NH4 + OH-
Base2
ácido1
ácido2 Base
El concepto de ácido y base de Brönsted y Lowry ayuda a entender por qué un ácido fuerte desplaza a otro débil de sus compuestos (al igual que sucede entre una base fuerte y otra débil). Las reacciones ácido-base se contemplan como una competición por los protones En esta reacción la base conjugada del agua H2O es el ion OH- y el ácido conjugado del amoniaco es el NH4 Fuerza De Ácidos Y Bases: Según la definición de Brönsted-Lowry un ácido fuerte tiene tiene una gran tendencia tendencia a transferir un protón a otra molécula y una base fuerte tiene una gran afinidad por los protones probando la amplitud de los diversos ácidos a transferir un protón al agua, pueden clasificarse en orden de sus fuerzas ácidas. La medida cuantitati cuantitativa va de la fuerza fuerza ácida es la constante de disociaci disociación ón ácida, K a que es la constante de equilibrio de la reacción. +
HA + H 2O ↔ H 3O + A
−
k a =
H 3O
−
A
−
[HA]
Una base tomara protones de cualquier ácido, incluyendo el agua. Si B es una base típica, la reacción será B
+
+ H 2 O ↔ HB + OH
−
K b =
HB
+
OH
−
[B]
La medida cuantitativa de la fuerza básica es la constante de disociación básica, K b que es la constante de equilibrio de la reacción anterior. Los ácidos fuertes tienen bases conjugadas muy débiles, y los ácidos muy débiles tienen bases conjugadas fuertes. La Escala Del pH La fuerza de un ácido se puede medir por su grado de disociación al transferir un protón al agua, produciendo el ion hidronio, H 3O+. De igual modo, la fuerza de una base vendrá dada por su grado de aceptación de un protón del agua. Puede establecerse una escala apropiada de ácido-base según la cantidad de H 3O+ form formad adaa en diso disolu luci cion ones es acuo acuosa sass de ácid ácidos os,, o de la cant cantid idad ad de OHOH- en disoluciones acuosas de bases. Dado que las soluciones con las que se trata más comúnmente son diluidas, su concentración de ion hidrógeno en moles por litro suele expresarse en forma de potencias negativas de 10 pH = -log [H 3O+] El uso de logaritmo negativo para expresar la concentración no solo se limita, al ion hidrogeno. E l de pOH pOH al de la concentración concentración de ion hidroxilo en una disolución acuosa:
pOH = -log [OH -] El agua pura tiene un pH de 7,0; al añadirle ácido, la concentración de ion hidronio, [H3O+] aumenta respecto a la del agua pura, y el pH baja de 7,0 según la fuerza del ácido. El pOH del agua pura también es de 7,0, y, en presencia de una base cae por debajo de 7,0. Indicadores Las moléculas de colorantes colorantes cuyos colores dependen dependen de la concentraci concentración ón de H3O+ son la forma más sencilla de estimar el pH de una solución. Estos Estos indicadores indicadores son ácidos débiles o bases débiles cuyas formas ácido/base conjugada tiene diferentes colores. +
H ln + H2O ↔ H 3O + ln
−
K 1 =
H 3O
+
ln-
[H ln]
Por ejemplo en en el indicador indicador rojo de fenol, el color de la solución dependerá de la concen concentra tració ciónn de iones iones hidróg hidrógeno eno si es grande grande,, entonc entonces es [Hln] [Hln] >>[ln >>[ln -] y la solución será amarilla. Pero si es pequeña, entonces [ln-] >> [Hln] y la solución será roja K 1 ln − = [H ln] [H3O −
]
Indicadores de pH En la tabla se muestran algunos indicadores ácido-base, o de pH, con sus intervalos intervalos de viraje (intervalos (intervalos de pH en los que cambian de color) color) y sus distintos distintos colores según se encuentren en medio ácido o básico. Nombre Indicador universal Azul de bromofenol Anaranjado de metilo Rojo de metilo Azul de bromotimol Fenolftaleína Amarillo de alizarina
Intervalo Color De pH Ácido Amarillo o naranja 1.0-12 3,0 – 4,6 Amarillo 3,1 – 4,4 Rojo 4,2 – 6,2 Rojo 6,0 – 7,6 Amarillo 8,0 – 9,8 Incoloro 10,1 – 12,0 Amarillo
Color Básico Azul o verde
Púrpura Amarillo Amarillo Azul Rojo-violeta Violeta
Hay una limitación natural al intervalo de los valores del pH en el cual es útil un indicador dado. El ojo humano solo puede determinar el cambio de color cuando la
relación de las concentraciones de las dos formas coloreadas están en el intervalo de 0.1 a 10.
Materiales Y Reactivos
a) Materiales 1. Beak Beaker er de 10 1000 ml 2. Beak Beaker er de 25 2500 ml ml 3. Matraz Matraz volumé volumétri trico co de 100 ml 4. Matraz Matraz volumé volumétri trico co de 250 ml 5. Pipe Pipeta ta gra gradu duad adaa de 1 ml 6. Pipe Pipeta ta gra gradu duad adaa de 5 ml 7. Pipe Pipeta ta volu volumé métr tric icaa de 5 ml 8. Pipeta Pipeta volumé volumétri trica ca de 25 ml ml 9. Prob Probet etas as de 10 ml 10.Tubos de ensayo de 12 X 100 cm b) Reactivos y Soluciones 1. HCl HCl conc concen entr trad adoo 2. Disolución Disolución de HCl 0.1 0.1 M: tomar tomar 8,23 mililitro mililitross de HCl concent concentrado rado y diluir diluir hasta completar un volumen igual a un litro de solución 3. NaOH NaOH con conce cent ntra rado do 4. Diso Disolu luci ción ón de NaOH NaOH 0.1 0.1 M: tomar tomar 4 g de NaOH NaOH y dilu diluir ir hasta hasta un litr litroo de solución con agua destilada. 5. Soluci Solucione oness de de indica indicador dores: es: Naranja de Metilo: 0.04 % en etanol al 20% ; (pH= 2.9 -4.6) viraje: rojoanaranjado a amarillo-anaranjado Rojo de Metilo: Metilo: 0.01 % en etanol etanol al 50 %; (pH= 4.2 a 6.3), 6.3), viraje: viraje: rojo rojo a Rojo amarillo Azul de bromotinol: 0.04 % en en etanol al 20% (pH= 6 a 7.6), viraje: amarillo a azul Fenolftaleína: 1 % en etanol al 95 %; (pH= 8.3 a 10), viraje: incoloro a rojovioleta Amarilillo lo de Aliz Alizar arin ina: a: 0.01 % en etanol etanol al 70 %; (pH= (pH= 10 a 12), 12), viraje viraje:: Amar amarillo a rojo-naranja 6. Soluci Solución ón de indicado indicadorr universal universal:: con rango de pH de 1.00 a 12.00. 12.00. Se prepara prepara así: 0.07 g de tropeo tropeolina; lina; 0.1 g de naranja de metilo; metilo; 0.08 g de de rojo rojo de de metilo, 0.4 g de Azul de bromotinol; 0.5 g de Fenolftaleína y 0.1 g de Amarillo de alizarina y se completa a 500 ml con etanol del 50% 7. Solución Solución de ácido ácido acético acético 1.5M: tomar 84 84 ml de ácido acético acético y completa completarr hasta un litro de solución con agua destilada 8. Soluci Solución ón de Amoniaco Amoniaco 2.0 M: tomar tomar 134 ml de amoniac amoniacoo y comple completar tar hasta hasta un litro de solución con agua destilada 9. Soluc Solucio ione ness probl problem emas: as: Vinagre blanco
Gaseosa clara (7 Up-sprite) Solución limpiadora de vidrio o base de amoniaco Polvo de hornear.
Tratamiento De Desechos En El Laboratorio La disposición adecuada de residuos químicos es esencial para la salud y seguridad en el laboratorio, laboratorio, y a la comunidad circundante. circundante. La disposición responsable responsable de los residuos químicos también reducirá presentes y futuras amenazas sobre el medio ambiente. ambiente. De esta manera, resulta imperativa imperativa la disposición disposición de todos los residuos residuos químicos de una manera segura, eficiente, legal, y de costo adecuado. Ácidos minerales: Para neutralizar ácidos minerales concentrados: No neutralizar ácido fluorhídrico usando este método. a. Lentamente diluya el ácido mineral concentrado de 1 a 10 con agua fría, adicionando el ácido en el agua. b. Adicione 30 mg/l de fosfato de sodio o 20 mg/l de fosfato hidrógeno de sodio en el ácido diluido. c. Mientras Mientras se agita, lentamente lentamente adicione adicione hidróxido de sodio 1 N al ácido mineral mineral diluido hasta que la solución obtenga un pH entre 5.5 y 12.
a. b. c.
1. 2. 3. 4. 5.
Bases concentradas: Use los siguientes procedimientos generales para neutralizar bases concentradas: Lentamente diluya la base concentrada de 1 a 10 con agua fría, adicionando la base en el agua. Adicione 30 mg/l de fosfato de sodio o 20 mg/l de fosfato hidrógeno de sodio en la base diluida. Mientras se agita, lentamente adicione ácido clorhídrico 1 M a la base diluida hasta que la solución obtenga un pH entre 5.5 y 12. No pueden ser descargados al desagüe y/o al alcantarillado: alcantarillado: Residuos que contengan sólidos precipitables > 7.0 ml; Residuos corrosivos con un pH < 5.0 o > 12.0; Residuos que contengan grasas o aceites en concentraciones > 100mg/l; o Residuos que contengan metales o cianuro en concentraciones de 1.0 a 4.0 ppm Sustancias insolubles en agua, o residuos gaseosos.
El rango de pH para precipitación precipitación varía ampliamente entre iones metálicos, metálicos, por lo tanto, es importante controlar el pH cuidadosamente. La solución acuosa de iones metá metálilico coss se ajust ajustaa al pH reco recome mend ndad adoo adic adicion ionand andoo soluc solució iónn 1 M de ácid ácidoo sulfúrico, hidróxido de sodio, o carbonato de sodio. El precipitado es separado por
filtración, o decantación, y empacado para su deposición a través del programa de residuos químicos. Procedimiento A partir de una solución de HCl 0.1 M preparar por dilución soluciones de pH pH 2, -2 -3 -4 -5 -6 3, 4, 5, 6 (1X10 M, 1X10 M, 1X10 M, 1X10 M, 1X10 M). Realizar los cálculos 2. De la misma misma forma a partir partir de una soluc solución ión de NaOH NaOH 0.1 M preparar preparar por por -12 -11 -10 dilución dilución soluciones soluciones de pH pH 12, 11, 10, 10, 9, y 8 (1X10 M, 1X10 M, 1X10 M, -9 -8 1X10 M, 1X10 M). Realizar los cálculos 3. Medir Medir 5 ml de una una solució soluciónn de HCl HCl y coloca colocarr en cada cada uno de de los 10 10 tubos tubos de ensayo y agregar 2 gotas del indicador naranja de metilo en cada tubo, agitar y observar el color. Anotar el color observado en la tabla 1. de igual forma repetir el procedimiento con NaOH 4. Repeti Repetirr el paso 3 para para la solucione solucioness de NaOH y HCl con los indicador indicadores es de: de de rojo de metilo, Azul de bromotinol; Fenolftaleína y Amarillo de alizarina 5. Tomar 5 tubos tubos de ensayo y adicio adicionar nar en cada cada tubo 5 ml ml de la solución solución de de ácido ácido acético, agregar al primer tubo dos gotas de naranja de metilo, al segundo tubo de de ensayo ensayo dos gotas de rojo rojo de metilo, metilo, al tercer tercer tubo tubo de ensayo dos gota go tass de Azul Azul de bromo bromotitino nol; l; al al cuar cuarto to tubo tubo de ensay ensayoo dos dos got gotas as de de Fenolftaleí Fenolftaleína na y al quinto quinto tubo de ensayo dos gotas gotas de Amarillo Amarillo de alizarina. alizarina. Observar y anotar los colores observados en la tabla 2 6. Repetir el paso 5 con la solución de NH 4. Observar y anotar los colores observados en la tabla 2 7. Repetir Repetir el el paso 5 para cada una de las soluciones soluciones problema problemas: s: Vinagre Vinagre blanco, blanco, Gaseosa clara (7 Up-sprite), Solución limpia vidrio o base de amoniaco, Polvo de hornear. Observar y anotar los colores observados en la tabla 2 1.
Nota: También puede realizar la experiencia con el indicador universal para ello debe repetir los pasos 3, 4, 5, 6, y 7. Si desea realizarlo anotar los resultados en otra tabla
Resultados:
Tabla 1 Anotar el color observado en las soluciones de HCl y NaOH con cada indicador pH 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
NM
RM
ABT
F
AA
Tabla 2 Anote los colores observados en las soluciones de ácido acético, amoniaco y las muestras problemas Indicador CH3COOH NH3
Vinagre
Gaseosa Polvo de Solución Clara hornear limpiadora
NM RM ABT F AA
Preguntas
1. ¿Cuál ¿Cuál es el pH aproxim aproximado ado de las solucion soluciones es de ácido acétic acético, o, amoniaco amoniaco y de las muestras problemas? 2. Calcular el valor aproximado de las constantes de disociación, el K a del ácido acético y el K b del amoniaco. 3. ¿Cuál es el indicador apropiado para estimar el pH de una solución CH 3COOH 0.35 M? 4. Calcular Calcular el volumen volumen de HCl HCl que se necesitan necesitan para para preparar preparar una solución solución de de pH 4 partiendo de 7 ml de una solución de pH 2 5. Determínese [H 3O+], [OH-], pOH, pH en cada uno de los siguientes casos:
H2O pura
CH3COOH 0.2 M
NH3 0.2 M
H2CO3 0.3 M
EXPERIMENTO 14
REACCIONES REDOX Y CONSTRUCCIÓN DE CELDAS ELECTROQUIMICAS
OBJETIVOS GENERALES Determinar que es y como se produce una reacción de oxidación-reducción
Establecer que es una celda electro-química y como está formada
Diferenciar los distintos tipos de celdas
INTRODUCCIÓN Una celda electro-química consiste en dos conductores denominados electrodos, cada uno sumergido en una solución electrolítica. Las soluciones en que se sumergen los dos electrodos son diferentes y deben estar separadas para evitar la reacción directa entre los reactivos. La manera más común de evitar que se mezclen es insertando un puente salino entre las soluciones. La conducción de electricidad desde una solución electrolítica hacia la otra ocurre por desplazamiento de los iones potasio del puente, hacia una dirección y los iones cloruro, hacia otra. En una celda electro-química, el cátodo es el electrodo en el que se s e lleva a cabo una reacción de reducción. El ánodo es el electrodo en el que tiene lugar una oxidación. Las celdas electro-químicas pueden ser galvánicas o electrolíticas. También se pueden clasificar como reversibles e irreversibles. Las celdas galvánicas o voltaicas almacenan energía eléctrica. Por lo general, las baterías se hacen con varias celdas de este tipo conectadas en serie para producir un voltaje mayor que el que puede producir una celda sencilla. Las reacciones en los dos electrodos de estas celdas tienden a ocurrir espontáneamente y producen un flujo de electrones desde el ánodo hasta el cátodo a través de un conductor externo. Por el contrario, para que una celda electrolítica funcione, necesita una fuente externa de energía eléctrica.
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MATERIALES Y REACTIVOS Beacker de 250, 600 o 1000 mL Tubos en “U” Alambres conductores con pinzas o caimanes Voltímetros Vaso poroso Electrodos (Ag, Cu, Al y de grafito ) Baterías o pilas de 6 voltios Bombillas de linternas Papel bond Latas vacías de gaseosa de gaseosa de 1.5 a 2 litros Envases plásticos desechables de Bandas de caucho Alambre de hierro de 10 cms Algodón PROCEDIMIENTO Celdas galvánicas o voltaicas: Parte 1. CELDA DE DANIELL: Zn(s) /Zn2+ (0.5M)// Cu2+ (0.5M)/Cu(s) Disponiendo de un vaso poroso como puente salino Añadir CuSO4 0.5M, al vaso poroso hasta casi la mitad; introducir el electrodo de cobre limpio y unir el electrodo al terminal (+) del voltímetro. b. Agregar ZnSO 4 0.5M al vaso de 1000mL hasta casi la mitad; introducir el electrodo de zinc al vaso y conectarlo al terminal (-) del voltímetro. c. Anotar la lectura lectura del del voltaje voltaje con con las semicelda semiceldass en posición posición como como indica indica la figura 1. d. Introducir Introducir el vaso vaso poroso dentro dentro del del otro otro vaso, anotar anotar el voltaje. voltaje. a.
Parte 2. ELECTRO CELDA DE DANIELL Disponiendo de un tubo en “U” como puente salino Agregar CuSO4 0.5M a un vaso de precipitado de 600 mL; introducir el cobre metálico limpio en el vaso y unir al terminal (+) del voltímetro. b. Agregar ZnSO 4 0.5M a otro vaso de 600mL; introducir el zinc metálico limpio y unir al terminal (-) del voltímetro. c. Anotar la lectura lectura de de voltaje voltaje con con las semiceld semiceldas as en esta esta posición. posición. d. Llenar con con cuidado cuidado el tubo tubo en “U” con con la solución solución de KCl 1 M, M, y tapar ambos ambos extremos con algodón, teniendo presente que no queden o se formen burbujas en el interior del tubo en “U”. a.
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e. Introducir Introducir el tubo tubo en “U”, “U”, (ver (ver figura figura 2) en los dos dos vasos. Anotar Anotar la lectura lectura del voltaje.
GRAFICAS DE CELDAS
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BIBLIOGRAFÍA José de Jesús Gómez Díaz Norma Gloria Rodríguez Moreno José Cuitlahuac Vázquez Saldivar PRÁCTICAS DE QUÍMICA II Dirección General de Educación Tecnológica Industrial, SEP. Ray U. Brumblay Ray ANÁLISIS CUALITATIVO Cía. Editorial Continental S.A. de C.V., México Joseph Normann Joseph ANÁLISIS CUALITATIVO Y QUÍMICA INORGÁNICA Cía. Editorial Continental S.A. de C.V., México Manual de prácticas de Química General Manual INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CD. JUÁREZ http://www.mcgraw-hill.es/BCV/Tabla_periodica/mc.html http://www.mcgraw-hill.es/BCV/Tabla_periodica/mc.html Agosto 2002 http://www.tecnicsuport.com/index.asp?url=http://www.tecnicsuport.com/quimic http://www.tecnicsuport.com/index.asp?url=http://www.tecnicsuport.com/quimic a/elements/taules/taulaelements.html Agosto 2002
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