Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Estudios Superiores Zaragoza
Marcha analítica del grupo IV de cationes.
RESUMEN En esta práctica se realizó una marcha analítica de cationes del grupo IV, identificando los cationes Bario, Estroncio y Calcio de una solución problema. Se obtuvieron diferentes señales de una reacción exitosa, tales como cambios de coloración, precipitados y al final una prueba en llama en la que cada catión mostraba una flama de color característico.
INTRODUCCIÓN La química analítica puede ser dividida en dos tipos: Cualitativa y Cuantitativa. El análisis cuantitativo busca establecer la cantidad de algún elemento, compuesto, u otro tipo de componente presente en una muestra, mientras que en el análisis cualitativo, el objetivo es establecer la presencia de algún elemento, compuesto, o fase en una muestra. Uno de los procesos más comunes en la identificación de algún compuesto cualitativamente es mediante una marcha analítica que se define como s un proceso técnico y sistemático (una serie de operaciones unitarias), de identificación de iones inorgánicos en una disolución mediante reacciones químicas en las cuales se produce la formación de complejos o sales de color único y característico. El procedimiento de una marcha analítica de cationes está divido por diferentes grupos. Cuadro 1. Separación de cationes por cinco grupos.
Los diferentes procedimientos para la identificación de los cationes están basados en el conocimiento de las propiedades de los iones y de las leyes por las que se rigen las reacciones, las circunstancias en que éstas se verifican, y que tienen por objeto separar de una manera sistemática los cationes presentes en una muestra problema, para proceder luego a su reconocimiento individual definitivo. En esta práctica se buscaba la identificación exclusiva de los cationes del grupo IV en una muestra problema.
El cuarto grupo de cationes comprende los iones Ca2+, Sr2+ y Ba2+.Estos iones forman una serie de sales poco solubles con diferentes aniones. Así, los sulfatos, los fosfatos los oxalatos y los carbonatos de los cationes del grupo IV son poco solubles. El mejor modo de separar los cationes del grupo IV es transformarlos en carbonatos: BaCO3, SrCO3, CaCO3. Debido a que los productos de solubilidad de estas sales son bastantes pequeños (de orden 10-9) y por eso es posible precipitar prácticamente todos los cationes del grupo IV. Cuadro 2. Identificación del Grupo IV.
DISEÑO EXPERIMENTAL (MATERIALES Y METODO) Materiales y Equipo: Centrifugadora. Camisas para centrifugadora. Balanza granataria de dos platos. Tubos de ensayo. Pinzas para tubo de ensayo. Parrilla de calentamiento y agitación. Vaso de precipitado de 250ml.
Procedimiento: 1. Teniendo el tubo de ensayo con la muestra problema se verificara el pH que deberá ser básico, si es ácido se alcalinizara con unas gotas de Hidróxido de Amonio. 2. Agregar 5 gotas de Carbonato de Amonio 3M al tubo de ensayo, dejar en reposo en baño maría con agua en ebullición. 3. Centrifugar el tubo de ensayo a 3500 RPM por 5 minutos. 4. Se observara la formación de un precipitado el cual se separara separara del medio acuoso mediante una decantación. 5. El precipitado en el tubo de ensayo se lavara y se centrifugara dos veces. 6. Disolver el precipitado en ácido acético y añadir 3 gotas de acetato de amonio 3M y 2 gotas de cromato de potasio 1M. Se centrifugara. 7. Se formara un precipitado que será Cromato de Bario, se separara del medio acuoso mediante una decantación a otro tubo de ensayo. El precipitado se lavara y se centrifugara. 8. En el tubo de de ensayo con el medio acuoso se agregara hidróxido de amonio hasta alcalinizar el medio. Añadir 1 gota de cromato de potasio y un volumen igual de alcohol etílico. Centrifugar. 9. Igualmente se formara un precipitado que será Cromato de Estroncio, y una fase acuosa que contendrá el Calcio. Separar el calcio mediante una decantación a otro tubo de ensayo. 10. Evaporar el alcohol etílico, acidificar el medio con ácido acético y agregar 2 gotas de oxalato de amonio. Centrifugar. 11. Se formara un precipitado el cual será Oxalato de Calcio, separar del medio acuoso mediante una decantación, lavar y centrifugar el precipitado. 12. Teniendo los tres tre s tubos de ensayo con los cationes se procederá a su identificación. 13. Al primer tubo de ensayo con el Bario se agregara Ácido Clorhídrico hasta la disolución del precipitado, después se le agregaran 2 gotas de Ácido sulfúrico y se hará la prueba en llama la cual deberá ser de color verde. 14. Al segundo tubo de ensayo con el Estroncio se disolverá en Ácido Ác ido Clorhídrico y se realizara la prueba en llama la cual deberá ser de color rojo carmesí. 15. Al tercer tubo de ensayo con el e l Calcio se disolverá en Ácido Clorhídrico y se realizara la prueba en llama la cual deberá ser de color rojo ladrillo.
RESULTADOS Se identificaron los cationes Ba, Ca, Sr de acuerdo a las siguientes características presenciadas en el procedimiento. Al agregar el Carbonato de Amonio se formó un precipitado color blanco lo cual indicó que en la muestra problema había presencia de los cationes. Identificación del Bario
Como lo indica el paso 6 al agregar el cromato de potasio se observó la formación de un precipitado lo cual indicaba la presencia de Bario, en la prueba a la llama, la flama que se obtuvo fue de color verde-amarillo pero de muy tenue y desaparecía al poco tiempo. Identificación del Estroncio Después de volver el medio básico de acuerdo al paso 8 y agregar el cromato de potasio se formó un precipitado que señala la presencia del Estroncio, en la prueba a la llama, está fue de color rojo carmesí. Identificación del Calcio De acuerdo al paso 10 al agregar el e l oxalato de amonio se formó un precipitado color blanco lo cual indicaba la presencia de Calcio, en la prueba a la llama el calcio en medio acido debería de ser color rojo ladrillo, en nuestro caso se observó la flama de un color rojo fuerte.
DISCUSIÓN Y CONCLUSIÓN Se logró determinar que nuestra muestra problema contenía a los tres cationes a identificar (Ba, Sr, Ca). Mediante una secuencia lógica de reacciones se puede identificar y separar diferentes tipos de compuestos, en este caso diferentes cationes de acuerdo a distintos grupos, por medio de una reacción selectiva, en la cual se ve involucrado un compuesto general o un reactivo de grupo, siendo que este solo reaccionara con cierto tipo de iones, o de manera específica, es decir identificando uno a uno cada tipo de catión. En la práctica se realizaran procesos de separación de cationes mediante una marcha analítica sistemática, mediante un procedimiento en el cual se busca determinar su presencia debido a diferentes reacciones y formaciones de compuestos con características particulares como: especies que solo existen en solución o que únicamente reaccionan con un reactivo específico. Se obtuvieron diferentes señales de una reacción exitosa, tales como cambios de coloración, precipitados, entre otros. Además se realizan diversas reacciones selectivas, separando, identificando y confirmando los cationes Bario, Estroncio y Calcio de una solución problema.
REFERENCIAS Vogel A. (1969). Química analítica cuantitativa: teoría y práctica. 2a ed. México. Kapelusz. Chang, R. (2007), Fisicoquímica, México, McGraw Hill.
