UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL_______________________________________

MARCHA ANALTICA DE LOS CATIONES DEL 1ER GRUPO Y MARCHA ANALTICA DE LOS CATIONES DEL 2DO GRUPO1. OBJETIVO

Desarrollar habilidades prcticas para la correcta identificacin de los cationes presentes de los grupos a los que corresponden en las muestras dadas, empleando herramientas que provee el anlisis qumico cualitativo. Identificar cationes en soluciones que contengan un ion complejo. Identificar los cationes del grupo I y del grupo II, que se realiza por medio de un reactivo general (o de grupo).

2. FUNDAMENTO TERICO

Se entiende por marcha analtica sistemtica a un conjunto de tcnicas prcticas basadas en el conocimiento de las propiedades de los iones y de las leyes por las que se rigen las reacciones, las circunstancias en que stas se verifican, y que tienen por objeto separar de una manera sistemtica los cationes presentes en una muestra problema, para proceder luego a su reconocimiento individual definitivo. El reactivo que obra como precipitante comn es el HCI diluido, en fro, porque en caliente disuelve los cloruros, Los metales precipitados son: Pb que precipita en forma de PbCl2 Ag AgCI HgHg2Cl2 La solucin que puede contener estos metales se trata con exceso de HCl diluido en fro. Si hay precipitado se filtra y se lava con poca agua el residuo que queda en el filtro. El filtrado pasa al 2 grupo.Otro mtodo para la separacin de cationes del segundo grupo: La solucin o filtrado que viene del primer grupo tiene un ligero exceso de cido clorhdrico. Si no lo tiene se le agrega. Se coloca la solucin en un erlenmeyer y se le pasa una corriente rpida de H2S con un tubo de agujero estrecho. El cido sulfhdrico se hace pasar primero en fro y en solucin bastante cida. As precipitarn primero los sulfuros menos solubles y no arrastrarn, combinndose molecularmente con ellos, metales del grupo del sulfuro amnico. Los sulfuros de arsnico y de cobre, principalmente suelen arrastrar en solucin FeS, ZnS etc. Despus de la primera corriente de H2S se calienta, se diluye en igual volumen de agua y se satura de nuevo con H2S. Calintese de nuevo, fltrese un poco en un tubo de ensayo y hgase la prueba de si la precipitacin ha sido total, pasando un poco de cido sulfhdrico. Una vez que todo est precipitado se filtra en caliente, decantando primero el lquido sobre el filtro, lavando despus el precipitado en el mismo matraz y agregando el contenido al filtro. Lvese el filtro por unas 3 o 4 veces. El filtrado pasa al tercer grupo y sobre el filtro quedan los sulfuros de los metales del segundo grupo, a saber: AS2S3, Sb2S3 y SnS2 que pertenecen al 2 grupo, subgrupo A. HgS, CuS, Bi2S3, PbS y CdS que pertenecen al 2 grupo, subgrupo B.

3. PICTOGRAMAS

AgCl

Descripcin: Cloruro de PlataAspecto: Liquido incoloro y inodoro.Propiedades: Pto de ebullicin 100C.Peligros: Si se ingiero esto produce nauseas.Prevencin: Evitar el contacto con el ojo y la piel. Los recientes donde se piensan guardar deben ser seguros y aptos para esta sustancia.

PbCl2

Descripcin: Cloruro de PlomoAspecto: Polvo blanco sin olorPropiedades: Pto de fusin:501CPto de ebullicin:950CPeligros: Sus emisiones de fusin de fundicin son considerados peligrosos reproductivo en los seres humanos.Prevencin: Si inhalara, respirar al aire fresco, si lo consume de inmediato inducir al vomito.

Hg2Cl2

Descripcin: Cloruro de Mercurio Aspecto: Solido , incoloro y inodoro.Propiedades: Pto de fusin 118CPeligros: irritacin y ardor en los ojos.Prevencin: Evit el contacto directo con el material. Limpiar inmediatamente el derrame usando materiales absorbentes.

K2Cr2O7

Descripcin: Dicromato de PotasioAspecto: Completamente miscible en agua.Propiedades: Pto. De fusin -42 CPeligros: irritante y causa quemaduras y ulceracin de todos los tejidos con los que est en contacto.Prevencin: Almacenar en lugares fros, secos y bien ventilados. Alejado de lcalis, metales, productos orgnicos, material oxidable.

NH4I

Descripcin: Yoduro de amonioAspecto: Slido cristalino violeta y de mal olor.Propiedades: Pto. De fusin 405CPeligros: Provoca irritacin cutnea, provoca irritacin ocular grave, puede irritar las vas respiratorias, puede provocar somnolencia o vrtigo.Prevencin: Asegurar una ventilacin adecuada, especialmente en reas confinadas. Utilizar el equipo de proteccin individual obligatorio

KI

Descripcin: Yoduro de PotasioAspecto: Solido de color blancoPropiedades: Pto. de fusin:680CPto. de ebullicin: 1327C.Peligros: inhalacin puede causar irritacin en el tracto respiratorio.Prevencin: Por ingestin provocar el vmito inmediatamente.

SnCl2

Descripcin: Cloruro de estaoAspecto: Solido de color blancoPropiedades: Pto de Fusin:247CPto de Ebullicin:623CPeligros: Inhalacin produce tos, en contacto con la piel produce enrojecimiento.Prevencin: Al contacto usar guantes protectores y gafas de proteccin de seguridad.

NH4NO3

Descripcin: Nitrato de AmonioAspecto: Solido polvoso blancoPropiedades: Pto de Ebullicin:210CPto de fusin:169CPeligros: Inhalacin ,causa dolor de cabeza, dolor de garganta , en contacto causa enrojecimiento de la pielPrevencin: Proteccin respiratoria y usar guantes y ropa de seguridad.

4. PARTE EXPERIMENTAL

4.1. Experimento N1: Marcha Analtica de Separacin de Cationes del 1er Grupo

A. Observaciones

La muestra es una solucin incolora. Al agregar HCl (ac) 6M da como resultado una solucin blanquecina con precipitado blanco. Luego de centrifugar y decantar, se le agreg gotas de agua caliente, y luego de centrifugar y decantar otra vez, se observ un precipitado blanco. A la solucin que queda se le agrega una gota de K2Cr2O7, sta se vuelve amarillenta con precipitado amarillo, al agregar NaOH (ac), se disuelve el precipitado y al acidificar con CH3COOH (ac), se forma nuevamente el precipitado amarillo. Al precipitado que qued luego de la decantacin se le agrega NH4OH (ac), se forma un slido negro sobre el precipitado blanco. Despus de centrifugar, resulta un precipitado color gris en una solucin incolora. Decantamos la solucin y agregamos HNO3 (ac), notamos la presencia de un precipitado blanco.

B. Diagrama de Flujo

Figura 3:Luego centrifugamos , vemos particulas del precipitado suspendidas en la solucin.Figura 2:agregamos Hcl a la solucin anterior resultando una solucin Blanca con precipitado blanco.Figura : Solucin Incolora

Figura 4: Agregamos agua caliente resultando un precipitado blanco.Figura 6: A la solucin anterior agregamos NaOH manteniendose el mismo color Figura 5: A la solucion resultante agregamos K2Cr2O7 resultando una solucion amarilla

Figura 8: Centrifugamos y luego agregamos HNO3 notamos la presencia de un precipitado blanco.

Figura 7:Luego agregamos Nh4OH se forma un solido negro en un precipitado blanco

C. Reacciones Qumicas

Al agregar 10 gotas de agua caliente:

Al agregar NH4OH:

NegroBlanco

HNO3 hasta acidez:

Blanco

D. Conclusiones

Con el dicromato de potasio se puedo demostrar la presencia del ion Pb (II) como precipitado amarillo, confirmndose al disolverlo con NaOH(ac) 6N y al acidificarlo con CH3COOH(ac) 6N reapareciendo el ppdo. Concluimos que las reacciones para iones mercurio (II) forman un ppdo. color negro indicando la presencia de ste. Se concluy que para el ion plata la reaccin de cido clorhdrico con ste, forman un precipitado de color blanco y que el cido ntrico neutraliza el exceso de amoniaco acuoso, reapareciendo as el precipitado blanco, demostrando la existencia de ionplata en la muestra.

4.2. Experimento N2: Marcha Analtica de Separacin de Cationes del 2do Grupo

A. Observaciones

La solucin muestra en el tubo de ensayo, es incolora y se encuentra en medio cido. Luego de aadirle 5 gotas de H2O2 y ponerlo en bao mara, al aadirle NH4I 1M la solucin se torna color rojo naranja. Luego al agregar 12 gotas de tioacetamida, se observa la formacin de un ppdo. blanco lechoso en suspensin. Luego del calentamiento, se observa un ppdo. color rojo anaranjado. Luego de centrifugar y decantar, al ppdo. se le aadi gotas de (NH4)Sx formndose una solucin anaranjada con ppdo. negro. Se calienta, y luego se observa un ppdo. color ladrillo. Luego de centrifugar y decantar lo ltimo, al precipitado se le aade HNO3 3M observndose un ppdo. oscuro y que luego al calentar este se observa un ppdo. blanco en suspensin. Luego de centrifugar y decantar lo ltimo, al ppdo. blanco se le aadi 2 gotas de HNO3 y 8 gotas de HCl 12M, luego se calent, observndose al final una solucin casi incolora con un slido amarillento en el fondo. Al final se divide en 2porciones, a la 1era porcin se le aadi SnCl2 10% no observndose nada, igual para la 2da porcin que se le aadi KI 0.2 M.B. Diagrama de Flujo

C. Reacciones Qumicas

-Al agregar H2O2 (Agente oxidante) Sn+2(ac) + H2O2(l) +2H-(ac) Sn+4(ac) +2 H2O(l) Hg22+(ac)+H2O2(l)+2H+(ac) 2Hg+2(ac)+2H2O(l)

-Al agregar NH4I (Agente Reductor):

2NH4I+AsO4-3 AsO3-3+I2+2NH3+ H2O NH4I NH4+ + I- Sb+5+2I- Sb+3+I2- tioacetamida:

S O H3C C +H2O H3C + H2S NH2 NH2 H2S S2- +H+Paso 2

Sn4+(ac) + S-2(ac) SnS2(s)

Sb+3(ac)+S-2(ac) Sb2S3(S)

Hg2+(ac) + S2- HgS(S) 2AsO33-+3S2- As2S3+3O2(g)Paso 3

As2S3(s) + 3(NH4)2SX 2AsS3(NH4)3(ac) Ag3+3SX2- AsS32-

2SnS2(S) +(NH4)2SX 2SnS3(NH4)2(ac)

2Sb2S3(S) + (NH4)2SX 2SbS3(NH4)3(ac)

Paso 4: 3HgS(S) + 2NO3-(ac)+8H+(ac) +12Cl-(ac) 3HgCl42 +3S(S)+4H2O(l)+2NO(g) Luego de evaporar y aadir agua: HgCl42- + H2O Hg2+(ac) +HCl-(ac)

1 Porcin: 2Hg2++Sn+2+2Cl- Hg2Cl2(s) +Sn4+(precipitado blanco) Sn2+ en exceso Hg2Cl2(s) +Sn+2 2Hg(s) +2Cl-+2 Cl- +Sn4+ (precipitado negro)

2 Porcin: Hg+2(ac)+2I-(ac) HgI2(S)(precipitado rojo-naranja)

En exceso de KI: HgI2(S) + 2 I-(ac) HgI42-(ac)

D. Conclusiones

Se concluye que todos los cationes del grupo 2 forman sulfuros debido a la tioacetamida, los cuales son insolubles en solucin cida diluida. Esto ocurre ya que la tioacetamida al calentarse contiene iones sulfuro en mayor concentracin lo que produce una precipitacin homognea. Se concluye que el perxido de hidrgeno oxida al estao para que se pueda disolver fcilmente con el sulfuro de amonio. Se concluye que los sulfuros de los elementos del subgrupo del cobre no forman iones complejos y son insolubles por soluciones con alta concentracin de sulfuros contenida en (NH4)2SX Se concluye que el HgS es muy insoluble en agua siendo su Kps=10-54, a diferencia de los sulfuros del subgrupo del cobre los cuales si pueden ser disueltos en agua. Se concluye que el mercurio estaba ausente en la solucin muestra ya que se debi formar un precipitado de color grisceo luego de agregar SnCl2 y un precipitado color rojo luego de agregar KI.

4.3. Experimento N3: Marcha Analtica de Separacin de Cationes del 2do Grupo - Subgrupo del Arsnico

A. Observaciones

Al agregar HCl (ac) 6M a la solucin A (subgrupo del arsnico), sta se torna de color amarillo con presencia de precipitado granulado de color amarillo. Se observa la liberacin de un gas (H2S) Al agregar HCl 12M se obtiene un ppdo. color amarillo que indica la presencia del arsnico. Luego de agregar AgNO3 se forma un precipitado color rojo parduzco. En la 1era porcin del estao y antimonio, al calentar el alambre de hierro se puede observar una capa de color negro y luego al agregar HgCl2 se forma un precipitado color gris. En la 2da porcin de la solucin de estao y antimonio, luego de agregar el EDTA se disolvi todo el precipitado presente en la solucin, luego al agregar Na2S2O3.5H2O y calentar, aparece un precipitado color naranja casi rojizo. En la 3era porcin de la solucin de estao y antimonio, luego de agregar un trozo de zinc y llevarlo al mechero se puede ver que la coloracin de la llama se torna azul.

B. Diagrama de Flujo

C. Reacciones Qumicas

Paso 1:2AsS2-(ac) + 2H3O+(ac) H2S (g) + 2H2O(l) + As2S3(s) (Ppdo. Amarillo)2SbS2-(ac) + 2H3O+(ac) H2S (g) + 2H2O(l) + Sb2S3(s) (Ppdo. Naranja)SnS32-(ac) + 2H3O+ (ac) H2S (g) + 2H2O(l) + SnS2(s) (Ppdo. Amarillo)

Paso 2:Sb2S3(s) + 6H3O+(ac) + 12Cl (ac) 2SbCl63- (ac) + 3H2S(g) + 6H2O(l)SnS2(s) + 4H3O+(ac) + 6Cl (ac) SnCl62-(ac) + 2H2S(g) + 4H2O(l)

Precipitado As2S3(s):As2S3(s) + 10NO3-(ac) + 8H3O+(ac) 2H2AsO4-(ac) + 10NO2(g) + 3S(s) + 10 H2O(l)2CH3COO- (ac) + H3O+(ac) 2CH3COOH(ac) + OH-(ac)H2AsO4-(ac) + 2(OH)-(ac) AsO43-(ac) + 2H2O(l)AsO43-(ac) + 3Ag+(ac) Ag3AsO4(s) (ppdo. rojo parduzco)

1era porcin:2SbCl63-(ac) + 3Fe(s) 3Fe2+(ac) + 12Cl-(ac) + 2Sb(s) (ppdo.negro)SnCl62-(ac) + Fe Fe2+(ac) + Sn2+(ac) + 6Cl (ac)

A esta reaccion se le agrega HgCl2 0.1 M:Sn2+(ac) + 2HgCl2(ac) + 4Cl (ac) SnCl62- (ac) + Hg2Cl2(s) (ppdo. Blanco) presencia del estao, color grisceo

D. Conclusiones

Los iones SbCl63- y SnCl62- se reducen en presencia de Fe El HCL disuelve con facilidad en caliente a los compuestos SnS2(S) y Sb2Sb3(s). La coloracin azul de la llama quiere decir que hay presencia de Sn. Existe presencia de arsnico por la presencia de Ag3AsO4 de color rojo pardo.5. USOS INDUSTRIALES DE LOS CATIONES

PLOMOEl uso ms amplio del plomo, se encuentra en la fabricacin de bateras y acumuladores. Gracias a su excelente resistencia a la corrosin, el plomo encuentra un amplio uso en la construccin, en particular en la industria qumica. Es resistente al ataque por parte de muchos cidos, porque forma su propio revestimiento protector de xido, se utiliza mucho en la fabricacin y el manejo del cido sulfrico.

ARSNICOSe usa como preservante de la madera (arseniatode cobre y cromo), uso que representa cerca del 70% del consumo mundial de arsnico. Tambin se usa en la construccin dediodos lseryLED. Insecticida,herbicidasy venenos. El disulfuro de arsnico se usa como pigmento y en pirotecnia.

ESTAOSe usa como protector delcobre, delhierroy de diversos metales usados en la fabricacin de latas de conserva. Tambin se usa para disminuir la fragilidad delvidrio. Los compuestos de estao se usan para fungicidas, tintes, dentfricos y pigmentos. Se usa en aleacin con plomo para fabricar la lmina de los tubos de losrganosmusicales. Tiene utilidad en etiquetas. Recubrimiento de acero.

ANTIMONIOEl antimonio tiene una creciente importancia en la industria de semiconductores en la produccin dediodos,detectores infrarrojos y dispositivos deefecto Hall. Usado como aleante, este semimetal incrementa mucho la dureza y resistencia a esfuerzos mecnicos de la aleacin. Se usa en baterasyacumuladores Compuestos de antimonio en forma de xidos, sulfuros, antimoniatos y halogenuros de antimonio se emplean en la fabricacin de materiales resistentes al fuego, esmaltes, vidrios, pinturas y cermicas.El trixido de antimonio es el ms importante y se usa principalmente como retardante de llama.

6. BIBLIOGRAFIA

Arthur I. Vogel (1974), Qumica Analtica Cualitativa, Buenos Aires, Ed. Kapelusz, Separacin y Reconocimiento de los cationes del grupo del Arsnico, pgs. 184-185.

Marchas Analticas Grupo Segundo de Cationes. Buscado en: http://www.ub.edu.ar/catedras/exactas/quimica/MAG2C.htm

Ray U. Brumblay (1995), Anlisis Cualitativo, Mxico, Ed. Continental, Anlisis del Grupo I: Grupo de la Plata, pgs. 61-68; Anlisis del Grupo II, Pgs. 71-96.

LABORATORIO N3 ANLISIS QUMICO CUALITATIVOPgina 11