Marcha Sulfhidrica de Cationes

5/28/2018 Marcha Sulfhidrica de Cationes

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LABORATORIO DE PRINCIPIOS DE ANALISIS QUMICOPREINFORME DE SEPARACIN E IDENTIFICACIN DE CATIONESPRACTICA 04/03/2014

MARCHA SULFHIDRICA DE CATIONES[Rios, Sebastian 245636; Carrillo, Jesica 245487]

OBJETIVO GENERAL:

Establecer cualitativamente cationes por medio de propiedades fsicas y qumicas

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Identificar mediante reacciones especificas de cada ion los cambios fisicos yquimicos tales como aparicin de precipitado, formacin de solido insoluble ocolor.

Recurrir a procesos como; reacciones de oxido reduccin, cambios detemperatura, pH y adicin de agentes formadores de complejos y compuestos de

coordinacin para la eleccin adecuada de cada ion.

MARCO TEORICO

SEPARACIN E IDENTIFICACIN DE CATIONES

El fundamento terico de esta operacin, se basa en la identificacin de unas propiedadescomunes caractersticas, de las distintas sustancias, como pueden ser un determinadocolor o un determinado precipitado frente a cierto reactivo. La propiedad detectada sedenomina especfica si la presenta un solo grupo qumico, y se denomina general si lapresentan varios grupos qumicos, siendo dicha propiedad selectiva si la presenta grupo

ms limitado de ellos.Es poco factible la identificacin de una determinada especie qumica con el uso de unsolo reactivo, lo cual en el caso de producirse seria el ideal en el aspecto cualitativo delanlisis.Cuando existen varias especies en una mezcla para ser identificadas, su reconocimientopuede ser complicado debido a que pueden presentar interferencias mutuas que anulen laaccin de los reactivos.Es entonces en esta ocasin cuando se recurren a las llamadas marchas sistemticas.Las llamadas marchas analticas consisten fundamentalmente en separar en etapassucesivas los distintos componentes de una mezcla hasta conseguir el aislamiento enfracciones individuales. Lo ms habitual para llevar a cabo estos procedimientos consisteen llevar a cabo reacciones de precipitacin y de formacin de complejos

MARCHA SISTEMATICA DE CATIONES

En las separaciones de los cationes con que se trabaja tales como: Ba2+,Bi3+, Ag+, Al3+,Ca2+, Fe3+, Hg2+2, Hg2+, K+, Mg2+; Na+, Ni2+, NH4+,Zn2+, se halla que el Ag+ y elHg2+2 precipitan como cloruros; pero cuando el medio no es suficientemente acido sehalla tambin que el Bi3+ precipita parcial o totalmente, debido a su hidrlisis acida,formndose AgCl, Hg2Cl2, BiOCl. De esta forma se separan los primeros iones que formanel grupo 1.


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A continuacin se usa una la solucin de amoniaco para precipitar hidrxidos o paraformar complejos amoniacales, por eso se emplea este reactivo para hacer la siguienteseparacin. Con este reactivo precipitan los hidrxidos de los cationes ms insolubles

como: Al(OH)3, Bi(OH)3, Fe(OH)3.Del mercurio (II) se encuentran algunas referencias, queen estas condiciones podra precipitar el Hg(OH)2, (HgO) o tambin el HgNH2Cl, cuando elpH de la solucin no es muy bsico de lo contrario, puede formar complejos amoniacales.Por esta razn, puede encontrarse el Hg (II) precipitado en el grupo 2 o en forma solubleen el grupo 4.

El grupo 5 lo componen los cationes que no forman precipitado ni complejos con losanteriores reactivos, pero como forma parte de los reactivos que se usan en lasseparaciones, sus pruebas de identificacin se trabajan en la solucin original. A estegrupo pertenecen Na+, K+ y NH4+.

GRUPO 1

Cationes Ag+ Hg2+2 Bi3+

Reactivo Cl- de la solucion NH4Cl

REACCIONES Y CONSTANTES pKps Color

9,45 Blanco

17,2 Blanco

8,15 Blanco


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GRUPO 2

Cationes Al3+ Hg2+ Bi3+ Fe3+

Reactivo OH- de la solucion NH3 (Amortiguador de PH)


32,3 Blanco

30,4 Blanco

37 Marron

25,4

GRUPO 3

Cationes Ba2+ Ca2+ Mg2+ Zn2+

Reactivo PO4-3 en medio amoniacal, proveniente del (NH4)2HPO4


22,5 Blanco

26 Blanco

12,6 Blanco

16,4 Blanco


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GrupoV

Los cationes que no precipitan con nada anterior forman el Grupo V: NH4+, K+, Mg2+ y

Na+. La mayor parte de los ensayos se hacen al principio del anlisis:

- Para el NH4+ se calienta y, si se desprende amonaco entonces existe este catin.Tambin se puede agregar el reactivo de Nessler y, si existe amonio da un precipitado de

color amarillo.

- Para el K: la mejor forma de reconocerlo es a la llama, la que da una coloracin violeta.Tambin se puede agregar cobaltonitrito sdico; en medio dbilmente cido si existe K+da un precipitado amarillo.

- Para el Mg2+ se puede hacer al final del anlisis. Se aade NaOH y magnesn. Si existeMg2+ con magnesn da un precipitado de color azul.

- El Na+ se puede identificar porque al aadir amarillo titanio da un color rojo. Si existe

Na+ con reactivo de Kalthoff da un precipitado amarillo. Tambin se puede hacer porque

si se acerca una llama esta es de color amarilla intensa y es duradera.

PROCEDIMIENTO

PREPARACION DE REACTIVOS ANALISIS DE CATIONES

1. Preparacin de nitrato de plata 0,2M: Se parte de un reactivo solido (Nitrato de plata)para la preparacin de la muestra liquida. Para obtener 250ml de esta muestra se deben

GRUPO 4

Cationes Co2+ Cu2+ Ni2+ Zn2+ Hg2+

Reactivo NH3 de la solucion concentrada


5,6 rosado

11,8 Azul

8,3 Azul, Violeta

8,9 Incoloro

19,3 Incoloro


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pesar 33,96 gramos de AgNO3, despus se diluye el reactivo previamente pesado en150 ml agua desionizada, luego de diluir todo el reactivo se vierte en un baln aforado de250 ml aforando con agua desionizada. Este reactivo deber graduarse en un recipientede vidrio mbar con tapa plstica y almacenar en un lugar protegido de la luz.

2. Preparacin de nitrato de aluminio 0,2M: Se parte del hidrxido de aluminio gradoreactivo analtico slido. Para preparar 250ml se deben pesar 15,72 gramos y adicionar13,32 ml de cido ntrico concentrado de 63%, la mezcla se diluye en 150ml de aguadesionizada, luego se deben trasvasar a un baln de 250ml y aforar con aguadesionizada. Este reactivo deber guardarse en un recipiente de vidrio mbar con tapaplstica.

3. Preparacin de nitrato de bario 0,2M: Se prepara a partir del nitrato de bario gradoreactivo analtico slido. Para prepara 250ml se deben pesar 52,58 gramos y diluir con150ml de agua desionizada luego se deben verter en un baln de 250ml y aforar con aguadesionizada. Este reactivo deber guardarse en un recipiente de vidrio con tapa plstica.

4. Preparacin de nitrato de calcio 0,2M: Para su preparacin se parte del nitrato detetrahidrato grado reactivo analtico slido. Para preparar250ml se deben pesarexactamente 21,88 gramos y diluir con agua desionizada, luego se deben trasvasar a unbaln de 250ml y aforar. Este reactivo deber guardarse en un recipiente de vidrio contapa.

5. Preparacin de nitrato de cobalto 0,2M:Para su preparacin se parte del nitrato decobalto hexahidrato grado reactivo analtico slido. Para prepara 250ml se deben pesar

exactamente 58,41 gramos y diluir con agua desionizada luego se deben trasvasar a un

baln de 250ml y aforar. Este reactivo deber guardarse en un recipiente de vidrio mbar

con tapa plstica.

6.Preparacin de nitrato de cobre 0,2M: Para su preparacin se parte del nitrato decobre trihidrato grado reactivo analtico slido. Para preparar 250ml se deben pesar

exactamente 48,53 gramos y diluir con agua desionizada, luego se deben trasvasar a un

baln de 250ml y aforar. Este reactivo deber guardarse en un recipiente de vidrio con

tapa plstica

7. Preparacin de nitrato de hierro 0,2M:Para su preparacin se parte del nitrato frricononahidrato grado reactivo analtico slido. Para prepara 250ml se deben pesar

exactamente 81,36 gramos, aadir 13,33 ml de cido ntrico concentrado del 63% y diluircon 150ml de agua desionizada, luego se deben trasvasar a un baln de 250ml y aforar.

Este reactivo deber guardarse en un recipiente de vidrio mbar con tapa plstica

8. Preparacin de nitrato de magnesio 0,2M: para su preparacin de parte del nitrato demagnesio hexahidrato grado reactivo analtico solido. Para preparar 250ml se deben


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pesar exactamente 58,28 gramos y diluir con agua desionizada, luego se deben trasvasar

a un baln de 250ml y aforar. Este reactivo deber guardarse en un recipiente de vidrio

con tapa plstica

9. Preparacin de nitrato de nquel 0,2M:Para su preparacin se parte del nitrato denquel hexahidrato grado reactivo analtico slido. Para preparar 250ml se deben pesar



tapa plstica.

10. Preparacin de nitrato de zinc 0,2M:Para su preparacin se parte del nitrato de zinchexahidrato grado reactivo analtico slido. Para preparar 250ml se deben pesar


baln de 250ml y aforar. Este reactivo deber guardarse en un recipiente de vidrio contapa plstica

11. Preparacin del coluro de amonio 3,0M:para su preparacin se parte del coluro deamonio anhidro grado reactivo analtico slido. Para prepara 250ml se deben pesar



tapa plstica

12. Preparacin de amoniaco 3,0M: Para su preparacin se parte del hidrxido deamonio grado reactivo analtico del 35%. Para preparar 250ml se deben medir en una

probeta exactamente 62,67ml y diluir con 100ml de agua desionizada, luego se debentrasvasar a un baln de 250ml y aforar. Este reactivo deber guardarse en un recipiente

de vidrio con tapa plstica.

13.Preparacin de tiourea 2,5% P/V:Para su preparacin se parte del reactivo gradoreactivo analtico slido. Para preparar 250ml se deben pesar exactamente 6,25 gramos y

diluir con 100ml de agua desionizada, luego se deben trasvasar a un baln de 250ml y

aforar. Este reactivo deber guardarse en un recipiente de vidrio con tapa plstica.

14. Preparacin de yoduro de potasio 0,5M: Para su preparacin se parte del yodurode potasio anhdrido grado reactivo analtico slido. Para preparar 250ml se deben pesar

exactamente 20,75 gramos y diluir con 100ml de agua desionizada, luego se deben

trasvasar a un baln de 250ml y aforar. Este reactivo deber guardarse en un recipiente

plstico con tapa plstica.

15. Preparacin de cloruro estaoso 0,2M: Para su preparacin se parte del cloruroestaoso dihidratado grado reactivo analtico slido. Para preparar 250ml se deben se

deben pesar exactamente 11,28 gramos, aadir con una probeta 62,10ml de cido

clorhdrico concentrado del 37% y diluir con agua desionizada, luego se deben trasvasar a


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un baln de 250ml y aforar. Este reactivo deber guardarse en un recipiente de vidrio con

tapa plstica.

16. Preparacin de tiocianato de sodio 0,5M:Para su preparacin se parte el tiocianato

de sodio grado reactivo analtico slido. Para prepara 250ml se deben pesar exactamente10.13 gramos y diluir con 100ml de agua desionizada, luego se deben trasvasar a un


tapa plstica.

17. Preparacin de ferrocianuro de potasio 0,2M: Para su preparacin se parte delferrocianuro de potasio grado reactivo analtico slido. Para preparar 250ml se deben

pesar exactamente 9,85 gramos y diluir con 100ml de agua desionizada, luego se deben


de vidrio con tapa plstica.

18. Preparacin de cido actico diluido 3,0M:Para su preparacin se parte del cidoactico glacial grado reactivo analtico. Para preparar 250ml se deben medir con unaprobeta 42,89 de cido actico glacial y diluir con 100ml de agua desionizada, luego se

deben trasvasar a un baln de 250ml y aforar. Este reactivo deber guardarse en un

recipiente de vidrio con tapa plstica.

19. Preparacin de morina 0,1%: Para su preparacin se parte del reactivo solido demorina grado reactivo analtico slido. Para preparar 250ml se deben pesar exactamente

0,25 gramos y diluir con 100ml de una mezcla 1:1 en volumen de agua etanol, luego se

debe trasvasar a un baln de 250ml y aforar con la mezcla agua etanol. Este reactivo

deber guardarse en un recipiente de vidrio o plstico con tapa.

20. Preparacin de aluminio 0,1%P/V: Para su preparacin se parte de la sal triatmicadel cido aurin tricarboxilico grado reactivo analtico solido: Para prepara 250ml se deben

pesar exactamente 0,25 gramos y diluir con 100ml de agua desionizada, luego se deben


plstico oscuro con tapa.

21. Preparacin de fosfato disodico 3,0M: Para su preparacin se parte del fosfatodisodico anhidro grado reactivo analtico slido. Para preparar 250ml se deben pesar

exactamente 106,47 gramos y diluir con 100ml de agua desionizada en caliente, luego se

debe trasvasar a un baln de 250ml y aforar. Este reactivo deber guardarse en un

recipiente de vidrio con tapa.

22. Preparacin de ferricianuro de potasio 0,2M: Para su preparacin se parte delferricianuro de potasio anhidro grado reactivo analtico slido. Para preparar 250ml se

deben pesar exactamente 16,46 gramos y diluir con agua desionizada, luego se deben


de vidrio mbar con tapa plstica.


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TRATAMIENTO DE CATIONES

1. Se toman aproximadamente 2.0 mL de la disolucin que contiene todos los cationes

(Fe3+, Co3+, Cu2+, Ni3+, Zn2+, Ag1+, Ba2+, Mg2+, Al3+, Ca2+).

2. Se agregan de 2 a 3 gotas de cloruro de amonio (NH4Cl) 3.0 M y se agita con la ayuda

de la varilla de vidrio, se obtiene un precipitado (P1) y una disolucin sobrenadante (S1). 3

3. Estos se separan por centrifugacin en un tiempo mximo de un minuto y el S1 se pasa

a un tubo.

4. Se lava el S1 con 1.0 mL de agua, se agita y se centrifuga para evitar la presencia de

cationes contaminantes en las posteriores pruebas. Este procedimiento se repiten mnimo

dos veces.

5. El precipitado (P1) contiene al menos cloruros insolubles que dependiendo de la

composicin inicial de la muestra, tienen cloruro de plata (AgCl), cloruro mercurioso

(Hg2Cl2) y oxicloruro de bismuto (BiOCl).

6. Constantes de solubilidad para la determinacin del catin de plata, de mercurio y de

bismuto AgCl (blanco) KPS = 1.72*10-10 Hg2Cl2 (blanco) KPS = 1.25*10-18 BiOCl

(blanco) KPS = 7.00*10-9

7. Para la determinacin del catin bismuto, la disolucin debe estar en un medio

fuertemente alcalino, por ello se debe agregar 1.0 mL de NaOH (> 2.0 M 40%) y mximo

dos gotas de cloruro de estaoso SnCl2. La formacin de precipitado negro indica lapresencia de bismuto; si existen cationes fcilmente reducibles (Hg(II), Hg(I), Ag(I)), la

prueba no es concluyente. La muestra debe acidificarse para comprobar la presencia del

bismuto, con 2 o 3 gotas de cido ntrico concentrado, se agregan 2 o 3 gotas de tiourea,

si toma un color amarillento comprueba la presencia de bismuto, pero no comprueba la

aparicin de un precipitado.

8. A la disolucin separada (S1), se le agrega 2.0 mL de amoniaco concentrado, se agita

y se forma una turbidez y se calienta la decantacin del precipitado. Se obtiene con esto

un precipitado (P2) y una disolucin (S2), los cuales se separan por centrifugacin. Para

que los iones del grupo estn en el precipitado se agregan 5 gotas de agente precipitante,

se agita y se centrifuga, el precipitado P2 contiene Al (OH)3 blanco y gelatinoso, Bi(OH)3blanco y Fe(OH)3 marrn y gelatinoso. Si se obtiene un precipitado azul o verde, la

separacin no fue completa y se debe repetir otra separacin con amoniaco.

Estas son las constantes de solubilidad del precipitado P2: Al (OH)3 (blanco) KPS =

1.9*10-33; Bi(OH)3 (blanco) KPS = 3.2*10-40; Fe(OH)3 (marrn) KPS = 6.3*10-38


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9. Para identificar el catin de aluminio, al precipitado P2 se le agrega 1.0 mL de NaOH

(>2.0M 40%), agitar con la varilla, se obtiene un precipitado P3, una disolucin S3, que

se separan. A S3, es incoloro, posee el complejo Al(OH)4-, se adiciona cido actico

hasta acidificar la solucin, por lo que proviene de un medio fuerte alcalino, se divide en

dos tubos de ensayo, en T1 se agregan 2 3 gotas de morina; si la disolucin presenta

fluorescencia verde a la exposicin UV confirma que tiene aluminio. Al T2 se le agregan 2

o 3 gotas de aluminn y disolucin de cido actico diluido hasta que el pH se encuentre

entre 4.0 y 6.0, calentar a bao maria, si hay un precipitado rojo quiere decir que si

presenta aluminio.

10. Para determinar el catin Fe(III), se agregan 2 o 3 gotas de una disolucin de

tiocianato o sulfucianuro (SCN-), la presencia de hierro da una coloracin de rojo, paraasegurarse de esto se agregan 2 o 3 gotas de ion ferrocianuro o hexacianoferrato (II), si

esta Fe (III), se forma un precipitado azul.

11. Para los cationes del grupo 3, a partir de la disolucin de S2 que viene de un medio

amoniacal, a la solucin se le agregan 3 a 5 gotas de una disolucin de fosfato (HPO42-),

se agita con la varilla y se centrifuga para separar el precipitado P4 y la solucin

sobrenadante S4. El precipitado P4, debe ser de color blanco, por el fosfato de bario (Ba3

(PO4)2) y de calcio (Ca3 (PO4)2). Si el precipitado tiene coloracin indica la presencia de

cationes de S4. Los cationes tienen propiedades parecidas, por ello se separan para

identificarlos, se disuelve el precipitado con adicin gota a gota de HCl concentrado hasta

la disolucin completa, se mira la acidez, contiene los cationes Ba2+ y Ca2+. MgNH4PO4(blanco) KPS = 2.5*10-13 ZnNH4PO4 (blanco) KPS = 3.9*10-17 Ca3(PO4)2 (blanco) KPS

= 1.0*10-25 Zn3(PO4)2 (blanco) KPS = 9.1*10-33 Ba3(PO4)2 (blanco) KPS = 1.3*10-29

12. A la disolucin se le agrega 3 a 5 gotas de sulfato de amonio ((NH4)2SO4) 3.0M, se

agita, formndose precipitado P5 y disolucin S5, los cuales se centrifugan.

13. El precitado blanco P5 es sulfato de bario (BaSO4), precitado cristalino denso y muy

fino, tiene alta insolubilidad en medio acido y en los acomplejantes comunes. La

formacin de este precitado es la prueba de que posee bario. BaSO4 (blanco) Kps =

1.1*10-10 La disolucin S5 contiene ion Ca2+, se agrega 3 a 5 gotas de oxalato de

amonio ((NH4)2C2O4), 3M y unas gotas de una disolucin de amoniaco diluido hasta queel pH de la disolucin sea mayor a 4.0. Si se forma un precipitado blanco fino de oxalato

de calcio que corrobora la presencia de calcio. CaC2O4 (blanco) Kps = 2.3*10-9

14. En S4, se encuentran los complejos amoniacales Co2+, Cu2+, Ni2+, con estos

cationes es mas fcil realizar la identificacin ya que se forman reacciones, no se necesita

mas separaciones y se pasa a las reacciones de identificacin, la disolucin se divide en

T3, T4 y T5. Co(NH3)42+ (rosado) Log 4est5.6 Cu(NH3)42+ (azul) Log 4est11.8


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Ni(NH3)42+ (azul violeta) Log 4est8.3 Zn(NH3)42+ (incoloro) Log 4est8.9

Hg(NH3)42+ (incoloro) Log 4est19.3

15. En el tubo T3 se realiza una prueba para niquel (II), se adicionan 3 a 5 gotas de

dimetilglioxima, 3.0M, la formacin de precipitado rosado o rojo indica la presencia delcatin niquel. Ni-(DMG)2 (rojo-rosado) Kps = 3.9*10-24

16. En el tubo T4 se realiza la prueba de cobre (II), se agregan 2 a 3 gotas de

ferrocianuro de sodio o potasio (Fe(CN)64-), la formacin de un precipitado marrn rojizo

de Cu2(Fe(CN)6) indica la presencia de cobre. Cu2(Fe(CN)6) (rojizo) Kps = 1.3*10-16

17. El el tubo T5 se realiza la prueba para identificar el cobalto se adiciona HCl 3.0 M

hasta que la disolucin este acida, se agregan 5 gotas de tiocianato de sodio o potasio y

sin agitar se adiciona 1.0 Ml de acetona por las paredes del tubo de ensayo, la formacin

de una coloracin azul o verde indica la presencia de cobalto. Co(SCN)4H2 (solvente) Log

4est6.0.

Procedimiento en diagrama.


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MATERIALES

Varilla de vidrio

24 tubos de ensayo

2 gradillas para tubos Plancha de calentamiento

Pinzas para tubo

Papel tornasol universal

Pipeta pasteur

Vaso de precipitado de 250ml

Centrifuga


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Toallas de papel o servilletas

Papel indicador universal

REACTIVOS

Nitrato de plata 0,2 M

Nitrato de aluminio 0,2M

Nitrato de bario 0,2M

Nitrato de calcio 0,2M

Nitrato de cobalto (II) 0,2M

Nitrato de cobre (II) 0,2M

Nitrato de hierro (III) o,2M

Nitrato de magnesio 0,2M

Nitrato de niquel (II) 0,2M

Nitrato de cinc (II) 0,2M Cloruro de amonio 3,0M

Amoniaco concentrado

Amoniaco diluido 3,0M

Acido ntrico concentrado

Lamina o virutas de cobre

Tiourea 2,5% P/V

Yoduro de potasio 0,5M

Hidroxido de sodio concetrado 40%

Acido ntrico concentrado

Cloruro estaoso 0,2M

Tiocianato de sodio 0,5M

Ferrocianuro de potasio 0,2M

Acido actico diluido 3,0M

Acido acetido concentrado


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Morina 0,1% en etanol/agua

Aluminion 0,1% P/V

Fosfato disdico 3,0M

Acido clorhdrico concentrado

Ferricianuro de potasio 0,2M

Sulfato de amonio 0,2M

Cromato de potasio 2%

Murexida 1%

Oxalato de amonio 3,0M

Acetato de sodio 3,0M

Magneson (I) 0,1%

Amarillo de titn 0,1%

Dimetilglioxima 1%

Tiosulfato de sodio 3,0M

Carbonato de sodio 3,0M

Acido clorhdrico 3,0M

Yoduro de potasio 0,5M

Almidn 1%

Acido sulfrico concentrado

Permanganato de potasio 0,2M

Amoniaco concentrado

Acido clorhdrico concentrado

Perxido de hidrogeno 1% Acido ntrico concentrado

Molibdato de sodio 0,3M

Hidrxido de sodio concentrado 40%

Ferricianuro de potasio 0,2M

Cristales de sulfato ferroso

Brucina

Acido sulfrico concentrado

BIBLIOGRAFIA

HARRIS. Daniel. Anlisis qumico cuantitativo. Tercera edicin. Editorial Revert.Barcelona 2003

SKOOG. Douglas. Fundamentos de qumica analtica octava edicin.

TRUJILLO Carlos Alexander. Tcnicas y medidas en el laboratorio de qumica.

G.H. Jeffery, J. Bassett, J. Mendham and R.C. Denney. Quantitative ChemicalAnalysis Fifth Edition. Longman Scientific and Technical. UK. 1989. P. 384.


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http://www.utadeo.edu.co/comunidades/estudiantes/ciencias_basicas/guias_quimica_general/guia_2_1.pdf. Editorial Thomson

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