UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS F.I.G.M.M.G.C. E.A.P. Ingeniería de Minas
QUIMICA INORGÁNICA Y CUALITATIVA PRIMER GRUPO DE CATIONES
Docente: Ing. Gudeia Canc!ari
Au"no: #ans $unior %e&n Mena
C&digo: '(')**(+ Ciudad Uni,ersitaria
2015
Introducción El análisis cualitativo es un área de la química analítica que contempla la determinación de las especies química en una muestra. La dificultad que se puede presentar en un análisis cualitativo depende de la naturaleza de la muestra. Para la determinación de elementos en muestras complejas tales como de origen biológico, o desechos industriales, requieren el uso de tcnica analíticas más modernas ! e"perimentadores más e"perimentados. Pero en el caso del área minera, a pesar de tener tcnicas ! maquinaria de #ltima generación, las tcnicas clásicas son las más utilizadas por los ingenieros de ejecución por su sencillez ! rapidez. $ esta tcnica de separación ! determinación de iones que se encuentran en una muestra dada, se conoce como marcha analítica.
Resumen El presente informe dará a conocer en forma detallada los procedimientos analíticos ! tcnicas de un análisis químico cualitativo, que permite la separación e identificación de los cationes una solución de plata, hierro ! cobre. En la primera parte se establecerán los fundamentos teóricos de toda reacción química, tcnica ! mtodos utilizados. En la segunda parte se presentará una descripción de la e"periencia obtenida en laboratorio de química minera. Para la finalización se mostrarán los resultados obtenidos, acompa%ado por imágenes representativas de ellos, para un mejor entendimiento de estos.
MARCO TEÓRICO
OBJETIVOS: &onocer ! aplicar el mtodo analítico de identificación cualitativa de iones en solución acuosa conocido como 'archa analítica.
(eparar e identificar los iones Plata, cobre ! mercurio presentes en una solución.
GENERALIDADES: u!mic" "n"#!tic": La )uímica $nalítica puede definirse como la ciencia que desarrolla ! mejora mtodos e instrumentos para obtener información sobre la composición ! naturaleza química de la materia. *entro de la )uímica $nalítica se inclu!e el $nálisis )uímico que es la parte práctica que aplica los mtodos de análisis para resolver problemas relativos a la composición ! naturaleza química de la materia.
Re"cti$o "n"#!tico: El procedimiento general para la identificación de una sustancia por el mtodo clásico de análisis consiste en provocar en la misma un cambio en sus propiedades que sea fácilmente observable ! que corresponda con la constitución de dicha sustancia. El agente que suscita el cambio se llama reactivo, porque generalmente, reacciona químicamente con el producto que se quiere reconocer.
Re"cti$os %u!micos: Los reactivos químicos se clasifican en generales ! especiales. Los reactivos generales son comunes a un n#mero grande de especies ! se utilizan habitualmente para separaciones en grupos iónicos como acontece en las denominadas 'archas $nalíticas. Los reactivos especiales act#an sobre mu! pocas especies químicas ! se emplean para ensa!os de identificación o reconocimiento. Los reactivos especiales pueden ser+ selectivos o específicos, seg#n que act#e sobre un grupo peque%o de especies o bien sobre una sola. Los reactivos específicos son mu! escasos, pero un reactivo que tenga una selectividad definida puede hacerse específico variando convenientemente las condiciones del ensa!o. Los reactivos generales son casi todos inorgánicos. Los reactivos especiales son, generalmente, de naturaleza orgánica. $demás de estos dos tipos de reactivos e"isten otros que se usan esporádicamente ! que podemos englobar en la denominación com#n de reactivos au"iliares.
M"rc&" "n"#!tic": La marcha analítica es el procedimiento por el cual identificamos los aniones o cationes que se encuentran en una muestra. na marcha analítica involucra una serie pasos basados en reacciones químicas, en donde los iones se separan en grupos que poseen características comunes. Luego estos grupos de iones pueden ser tratados químicamente para separar e identificar reacciones específicas selectivas de cada uno de los iones que la componen. La separación ! análisis de cationes en solución siguen patrones determinados por las diferencia de solubilidad de varios tipos de compuestos de los iones metálicos. Los cationes son clasificados en cinco grupos de acuerdo a su comportamiento frente aciertos reactivos, principalmente frente al ácido clorhídrico, sulfuro de hidrógeno, sulfuro de amonio ! carbonato de amonio. La clasificación se basa en si la reacción entre los cationes ! el reactivo promueve o no la formación de un precipitado, es decir, se basa en la diferencia de solubilidades de los cloruros, sulfuros ! carbonatos formados. Los cinco grupos que constitu!en la marcha analítica de cationes son los siguientes+
Gru'os "n"#!ticos de c"tiones:
-rupo + Este grupo está constituido por iones plata /$g01, mercurio /2g301 ! plomo /Pb301, los cuales se caracterizan por formar precipitados en presencia de ácido clorhídrico diluido.
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-rupo +
Los iones que conforman ste grupo generan precipitados, al hacerlos reaccionar con sulfuro de hidrógeno en un medio ligeramente ácido. Los cationes que integran el mismo son+ mercurio /2g301, cobre /&u301, bismuto /4i501, cadmio /&d301, antimonio ! 6/(b50! (b701, arsnico ! 6 /$s50! $s701 ! esta%o ! 6 /(n30! (n801. $ su vez, dichos cationes se clasifican en dos subgrupos+ el subgrupo $ que inclu!e los primeros cuatro cationes ! el subgrupo 4 que inclu!e los seis cationes restantes. Esta sub clasificación responde a la diferencia de solubilidad que tienen ambos grupos en presencia desulfuro de amonio. El grupo 4 se caracteriza por ser soluble en dicho reactivo mientras que el grupo $ no lo es.
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-rupo +
Este grupo está integrado por los iones cobalto /&o301, níquel /9i301, hierro ! /:e30! :e501, cromo /&r501, aluminio /$l501 , zinc /;n301 ! manganeso /'n301. En ste grupo los cationes precipitan al hacerlos reaccionar con sulfuro de amonio en medio neutro o amoniacal.
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-rupo 6+
En conformado por los cationes calcio /&a301, estroncio/(r301 ! bario /4a301 los cuales reaccionan con carbonato de amonio en presencia de cloruro de amonio en medio neutro o ligeramente ácido para generar un precipitado.
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-rupo 6+
Este grupo está conformado por aquellos cationes comunes que no reacción con los reactivos mencionados en los grupos anteriores. Estos cationes son+ el litio /Li01,el magnesio /'g031, el sodio /9a01, el potasio/<01, el hidrógeno /201! el ion amonio /92801 El reactivo del grupo es el ácido clorhídrico diluido/3'1 que forma precipitados blancos de cloruro de plomo Pb&l3, cloruro de mercurio /1 2g3&l3 ! cloruro de plata $g&l. Los cationes del primer grupo forman cloruros insolubles. (in embargo, el cloruro de plomo es ligeramente soluble en agua !, por lo tanto, el plomo nunca es precipitado completamente cuando se agrega ácido clorhídrico diluido a una muestra= el resto de los iones de plomo son precipitados cuantitativamente por el sulfuro de hidrógeno en medio ácido junto con los cationes del segundo grupo. Los nitratos de estos cationes son mu! solubles. Entre los sulfatos, el de plomo es prácticamente insoluble, mientras que el sulfato de plata se disuelve en un grado mucho ma!or. La solubilidad del sulfato de mercurio /1 está entre ambos. Los bromuros ! los ioduros tambin son insolubles, aunque la precipitación de los haluros de plomo es incompleta, ! los precipitados se disuelven fácilmente en agua caliente. Los sulfuros son insolubles. Los acetatos son más solubles, a pesar de que se puede precipitar el acetato de plata a partir de soluciones más concentradas. Los hidró"idos ! carbonatos se precipitan con una cantidad equivalente de reactivo ! el agregado de un e"ceso del mismo puede actuar de varias maneras. >ambin ha! diferencias en cuanto a su comportamiento frente al amoniaco. Plomo+ Es un metal gris azulado de alta densidad /??,8@ g ml A? a temperatura ambiente1. (e disuelve fácilmente en ácido nítrico concentrado al medio /@'1 formándose tambin ó"ido de nitrógeno+
&on ácido nítrico concentrado se forma sobre superficie del metal una película protectora de nitrato de plomo, que evita la disolución posterior. El ácido clorhídrico o el ácido sulf#rico diluidos tienen pocos efectos debidos a la formación de cloruro o sulfato de plomo insolubles sobre la superficie.
M"teri"#es ( e%ui'os
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3B tubos de ensa!o :rascos con Ceactivos &ationes del primer grupo /$g 0? Pb03 2g031 $gua destilada 'andil de protección
Des"rro##o e)'eriment"# *rocedimiento
?. Lavar cuidadosamente con agua todos los tubos de ensa!o que serán utilizados en la práctica 3. Limpiar ! secar los tubos ! rotularlos colocando el nombre del catión ! reactivo a usar. 5. Drdenar los tubos rotulados seg#n el siguiente esquema para una mejor orden ! rapidez en el procedimiento. 8. &omenzar echando 5 gotas de agua, dos de reactivo ! ? a 3 gotas de catión en el tubo de ensa!o. 7. (e obtienen los siguientes resultados en los precipitados de nuestra prueba de laboratorio.
Pb3A
$gA
2gA3
2&l
Precipitado de Precipitado de Precipitado de color blanco color blanco color blanco pasa a calomel
9a&l
Precipitado color blanco
<
$marillo naranja $marillo blanquecino
6erde
<3&rD8
$marillo
Cojo sangre
Cojo
9aD2
4lanco lechoso
'arrón parduzco
9egro
9a3(
9egro
9egro
9egro
928D2
4lanco coco
'arrón parduzco
9egro
9a3&D5
4lanco
4lanco amarillento
$marillo
9a3(D8
4lanco
9o precipita
Precipitado blanco humo
9o precipita
9o precipita
O+ser$"ciones de #" 'r,ctic"
Cuestion"rio
?. )u reactivo usaría en lugar de 2&l, como reactivo del grupo de la plataF A
saría el 9a&l.
3. En que se basa la separación de los iones $g, Pb ! 2g /1 de todos los demás cationesF A
(e agrega 2&l frío ! se forman precipitados blancos que son cloruros de plata de plomo ! mercurio.
5. En que se basa la separación del on Pb de los iones $g ! 2g /1F A
(e basa en agregar 2&l caliente ! el Pb se disuelve ! se forman precipitados de $g&l ! 2g&l.
8. En que se basa la separación del on $g de los iones Pb ! 2g /1F A
(e basa en agregar 928D2 para formar una solución amoniacal que contiene $g disuelto.
7. En el análisis de una solución desconocida )u dificultades, si las ha!, se encontrara siF a. (e utiliza 2&l concentrado caliente, en lugar de 2&l frio, en la precipitación del grupo de la plata. E"plique. A
(e precipitaría solo el mercurio pues la plata se disuelve en 2&l concentrado ! el Pb en 2&l concentrado ! caliente.
b. El precipitado de $g&l ! el 2g&l 3 no fuera lavado para eliminar el Pb&l3. A
El Pb&l3 precipitaría nuevamente.
c. El precipitado del grupo de la plata /$g&l, Pb&l3, 2g&l 31 fuera lavado e"cesivamente con agua fría.
d. (e utiliza un gran e"ceso de 2&l concentrado en la precipitación del grupo de la plata.
e. 9o se agrega suficiente cantidad de 29D 5 en el ensa!o de la confirmación de la plata.
Conc#usiones: (e conclu!e que el mercurio/2g1 es insoluble en casi todos los reactivos e"cepto en agua regia/2&l 0 29D51 donde se disuelve. (e conclu!e que el plomo en su ma!oría forma precipitados blancos a e"cepción de cuando se usa el 23( formando sulfuro de plomo donde su color es negro al igual que el sulfuro de plata ! el sulfuro de mercurio mercurio donde tambin precipita de color negro. >ambin podemos concluir que en 2&l precipitan todos los cloruros de los cationes de este primer grupo, en color blanco pero al agregar 2&l ! agua caliente se forma una solución de Pb disolvindose esta. (e conclu!e que la plata es soluble en 928D2 formándose una solución amoniacal de plata.
Recomend"ciones
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$l iniciar las prácticas el alumno debe usar las medidas de protección personal como el mandil. (e debe tener cuidado al manipular los reactivos
En laboratorio no se debe tomar ning#n alimento, ni fumar, ni mascar chicles por seguridad de la salud
$l final dela practica lavar todo el material que se ha usado ! dejar la mesa limpia.
