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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

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INTRODUCCIÓN

[Informe de Química Nro4] Página 1

Un análisis cualitativo inorgánico sistemático de iones mediante un método

por vía húmeda, supone la separación de iones en grupos por reacciones de

precipitación selectiva. Se aíslan los iones individuales de los grupos, a través de una

reacción de precipitación adicional, y se confirma la identidad del ión con un test de

reacción, que produce un determinado precipitado o color. Tanto para cationes (iones

con carga positiva) como para aniones (iones con carga negativa), existen diversas

fórmulas para obtener estos resultados.

El objeto de la separación es obtener el componente deseado en forma pura,

o parcialmente pura, para su determinación analítica, o eliminar otros componentes

cuya presencia obstaculizaría la medición, o ambas cosas a la vez. En general, la

separación es innecesaria cuando el método de análisis resulta específico o selectivo y

responde al componente deseado, ignorando los demás. Por ejemplo, para medir el

pH (o contenido de ión hidrógeno) de la sangre con un electrodo de vidrio, no es

necesario un proceso previo de separación.

Otro proceso previo para el análisis cualitativo y cuantitativo es la calibración.

La respuesta del método analítico y la sensibilidad del equipo mecánico y electrónico

empleado respecto al componente deseado debe calibrarse usando un componente

puro o una muestra que contenga una cantidad conocida de ese componente.


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II. Objetivos

Reconocer los cationes más comunes que precipita bajo sus respectivas compuestos.

Reconocer el reactivo precipitante para cada uno de los grupos de cationes.

Reconocer el medio en el cual el análisis se tornará favorable, ya sea éste básico o ácido.

Familiarizarnos la base práctica del análisis químico aplicados a la industria.

III. Materiales de trabajo

8 tubos de ensayos.

1 pipeta.

1 embudo de vidrio.

Papel de filtro.

Papel de tornasol.

Vaso de precipitado

1 pinza.

IV. Base Teórica

REACTIVOS GENERALES

Se ha definido como reactivos generales aquéllos, que reaccionan con gran número de

iones, careciendo por lo tanto, de selectividad, mientras que reactivos especiales son los que

actúan sobre unos cuantos iones (selectivos), o bien sobre uno solo (específicos).

Entre los reactivos generales y especiales existen otras diferencias, particularmente en

lo que atañe a su utilización práctica. Así, mientras que los reactivos generales se emplean para

separaciones de grupos de iones en la sistemática del análisis, los reactivos especiales,

generalmente muy sensibles y de tipo orgánico, se utilizan en ensayos de identificación o en

reconocimientos directos.



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Naturalmente, ambos tipos de reactivos han de tener una exposición diferente. En los

generales interesa, ante todo, saber cómo y de qué manera actúan conjuntamente sobre el

grupo de iones con los que reaccionan; por esta razón se estudian los reactivos generales más

importantes y más utilizados en separaciones de grupo de cationes en cuanto a su acción

sobre todos los cationes integrantes de cada grupo, lo que no es óbice para que en la

descriptiva de cada catión se indique la acción particular de los diferentes reactivos generales.

En los reactivos especiales es más importantes sobre las condiciones y circunstancias

en las que tiene lugar el ensayo, a las que, en general, hay que ajustarse estrictamente para

que dicho ensayo no pierda sensibilidad o selectividad; por ello, se describe en la exposición de

dichos reactivos especiales un “procedimiento operatorio”, que rigurosamente hay que seguir.

La división de reactivos en generales y especiales no excluye, sin embargo, la

posibilidad, de que reactivos generales puedan servir para ensayo de identificación, y reactivos

especiales se empleen para separaciones de grupos de iones.

De acuerdo con estas consideraciones, a continuación se describen los reactivos

generales más importantes de los cationes. Como en el transcurso de esta descriptiva se hará

referencia a la acción de cada reactivo sobre determinados grupos de cationes, se expone,

primero, la clasificación analítica de los mismos en la marcha analítica clásica o del ácido

sulfhídrico.

CLASIFICACIÓN ANALÍTICA DE LOS CATIONES EN LA MARCHA ANALÍTICA DEL H2S.

Por su comportamiento respecto a los reactivos generales utilizados en esta marcha

analítica, a saber: HCl, H2S, NH3 acuoso y NH4CL, (NH4)2S y (NH4)2CO3, empleados según este

orden, se clasifican los cationes en cinco grupos.

Grupo Primero: Corresponde a los cationes que precipitan con HCl: Ag+, Pb2+, Hg22+, Tl+,

W (VI), Nb (V) y Ta (V). Los primeros precipitan cloruros insolubles, mientras que los tres

últimos precipitan óxidos más o menos hidratados, insolubles en medio ácido.

Grupo Segundo:Intergra aquellos cationes cuyos sulfuros son insolubles en ácidos

diluidos. Precipitan con H2S en dicho medio ácido. Este grupo se divide en dos subgrupos: El



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IIA, formado por los cationes cuyos sulfuros no son solubles en sulfuros alcalinos o en álcalis

fuertes; y el IIB, constituido por los cationes cuyos sulfuros se disuelven en los reactivos

indicados, para formar tiosales:

Subgrupo IIA: Hg2+, Pb2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+ y Pd2+

Subgrupo IIB: As3+ y 5+, Sb3+ y 5+, Sn2+ y 4+, Mo (VI), Ge (IV), Au3+, Pt4+, Se(IV) y

Te(IV).

El hecho de que el Pb2+ figure en los grupos primero y segundo obedece a que su

precipitación como cloruro no es total y hay que prever su presencia en el grupo segundo.

Grupo Tercero: Incluye los cationes que precipitan hidróxido o sulfuro con amoniaco y

H2S ó con (NH4)2S. También comprende dos subgrupos: el IIA formado por los cationes que

forman hidróxido insoluble con amoníaco en presencia de NH4Cl y el IIIB, constituido por los

cationes divalentes que precipitan sulfuro en medio amoniacal.

Subgrupo IIIA; Fe3+, Cr3+, Ti4+, U (VI), Zr4+, Th4+, Ce3+ y 4+ y demás lantánios, Al3+, V

(V) y Be2+ (eventualmente W (VI)).

El V (V) no precipita hidróxido pero se incluye en este grupo por quedar

absorbido sobre los hidróxidos.

Subgrupo IIIB: Ni2+, Co2+, Mn2+ y Zn2+ (eventualmente Tl+)

Grupo Cuarto: Constituido por los cationes que precipitan con carbonato amónico en

presencia de NH4Cl: Ca2+, Sr2+, Ba2+.

Grupo Quinto: Comprende los cationes que no precipitan con los reactivos

precedentes: Mg2+, Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+ y NH4+.



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V. Procedimiento Experimental

1. Se tiene la solución de I al V grupo.

2. Agregar a la solución HCl 6N gota a gota hasta observar la formación de un precipitado

blanquesino, que indica la presencia de los cationes del GRUPO I. Filtrar.



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3. Neutralice la solución filtrada de 2) agregando gotas de NH4OH 15N, use como

indicador papel de tornasol hasta observar que el papel adquiere una coloración lila.

Agregue tantas gotas de HCl 6N como ml. de solución neutra obtenida. Añada gota a

gota a Na2S, hasta observar la formación de un precipitado que indica la presencia de

cationes del GRUPO II. Filtrar cuando la precipitación sea completa



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4. Agregue a la solución filtrada gotas de NH4Cl 5N, no se observarán cambios

significativos, luego alcalinice la solución con NH4OH 15N, añada posteriormente gotas

de Na2S hasta observar la formación de un precipitado que indica la presencia de

cationes del GRUPO III. Luego Filtrar.



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5. Hierva la solución filtrada de 4) para expulsar el H2S, enfriar.

Añada gotas de (NH4)2CO3, deje reposar y observe la lenta formación de un precipitado

blanquesino, indica la presencia de cationes del GRUPO IV.



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6. La solución filtrada debe ser cristalina, contiene cationes del GRUPO V.



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VI. ECUACIONES

ECUACIONES

GRUPO I:

Ax + HCl (Hg2+2, Ag2+, Pb+2)Cl + A1

El precipitado es un cloruro de color blanco

A1 = son cationes del grupo II al V

GRUPO II:

A1 + Na2S (Ag+3, Sb+3, Hg+2, Pb+2, Cu+2, Cd+2)5 + A2

El precipitado es un sulfuro de color Negro (medio ácido)

A2 = son cationes del grupo III al V

GRUPO III

A2+N2S (Cu+2, Mn2+, Sn+2, Ni+2)5 + (Al+3, Fe+3, Cr+3)OH + A3

A3= son cationes del grupo IV y V

GRUPO IV

|A3 + (NH4)2CO3 (Ba+2, Ca+2, Sr+2)CO3 + A4

El precipitado es un carbonato

de color gris claro

A4 = son cationes del grupo V (K+, Li+, Na+, NH4+ , Mg+2) esta solución filtrada es de un

color cristalino


Solución desconocida Solución

El precipitado es un sulfuro de color

marrón

Hidróxidos como precipitado


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Para nuestro laboratorio:

Primero.- A la muestra recibida le agregamos HCl(ac) 6M (H+, Cl-), que contiene los cationes del primer grupo:

Ag+ + Cl- → AgCl↓↓

Hg22+ + Cl- → Hg2Cl2↓↓

Pb2+ + Cl- → PbCl2↓↓

Segundo.- Luego de separar el PbCl2↓↓ con agua +/- 100 ºC, hacemos el reconocimiento del Pb2+

Pb2+ + 2KI → PbI2↓↓ + 2 K+

Pb2+ + K2CrO4 → PbCrO↓↓ + 2K+

2Pb2+ + K2Cr2O7 + H2O → 2PbCrO4↓↓ + 2K+ + 2H+

Tercero.- Separación del AgCl↓↓ por acción del NH4OH(ac) concentrado:

AgCl↓↓ + 2NH4OH → [Ag(NH3)2]+ + Cl- + H2O

Cuarto.- Haciendo el reconocimiento de Ag+

Con KI: [Ag(NH3)2]+ + I- + 2H2O → AgI↓↓ + 2NH4OH

Quinto.- Reacciones del ión mercurioso:

HgCl2 + 2HNO3 → Hg(NO3)2↓↓ + 2HCl

Hg2+ + KI → HgI2↓↓ + K+



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VII. OBSERVACIONES

La coloración obtenida del cloruro formado por el catión del grupo I fue de color blanquecino (PbCl2)

La coloración obtenida del sulfuro formado por el catión del grupo II fue de color negruzco (CuS)

La coloración obtenida del sulfuro formado por el catión del grupo III fue de color marrón gelatinoso (ZnS)

La coloración obtenida del carbonato formado por el catión del grupo IV fue de color blanquecino (CaSO4).

El grupo V se mantuvo soluble en el tubo junto con el ion cobre con el cual sufrimmos un percance al no concluir la precipitación

VIII. DESARROLLO DEL CUESTIONARIO

1.a) Indica que reactivos de grupo, se utilizaron para separar los cationes en

grupos

I GRUPO HCl

II GRUPO Na2S

III GRUPO Na2S

IV GRUPO (NH4)2CO3



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b) ¿En Que medio Alcalino o Acido , ocurrieron las reacciones?

I GRUPO: (MEDIO ÁCIDO)

II GRUPO: (MEDIO ÁCIDO)

III GRUPO: (MEDIO BÁSICO)

IV GRUPO:

c) ¿Qué sustancias se obtuvieron?

GrupoPrecipitado

I AgCl, PbCl2, Hg2Cl2

II HgS, PbS, Bi2S3, CuS, CdS, SnS, As2S3,

Sb2S3, SnS2

IIIA Al(OH)3, Cr(OH)3, Fe(OH)3

IIIB NiS, CoS, MnS, ZnS

IV BaCO3, SrCO3, CaCO3

V Sin precipitado del grupo



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La pregunta 1 se resume en la siguiente tabla:

GrupoReactivo del Grupo Iones Precipitado Característica del

grupo

I HCl diluidoAg+, Pb++, Hg2

++AgCl, PbCl2,

Hg2Cl2

Cloruros insolubles en

HCl diluido

II H2S en presencia de

HCl diluido

Hg++, Pb++, Bi+++,

Cu++, Cd++, Sn++,

As+++, Sb+++, Sn++

++

HgS, PbS, Bi2S3,

CuS, CdS, SnS,

As2S3, Sb2S3, SnS2

Sulfuros en HCl

diluido

IIIA NH4OH en presencia

de NH4Cl

Al+++, Cr+++, Fe+++ Al(OH)3, Cr(OH)3,

Fe(OH)3

Hidróxidos

precipitables por

NH4OH en presencia

de NH4Cl

IIIB (NH4)2S en presencia

de NH4OH y NH4Cl

Ni++, Co++, Mn++,

Zn++

NiS, CoS, MnS,

ZnS

Sulfuros precipitables

por (NH4)2S en

presencia de NH4Cl

IV (NH4)2CO3 en

presencia de NH4OH

y NH4Cl

Ba++, Sr++, Ca++ BaCO3, SrCO3,

CaCO3

Carbonatos

precipitables por

(NH4)2CO3 en

presencia de NH4Cl

V Sin reactivo de

grupo

Mg++, Na+, K+,

(Li+), NH4+

Sin precipitado

del grupo

Iones que no

precipitan.



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2. La muestra recibida, contiene cationes del 1er y 4to grupo de cationes. Indique brevemente y con toda claridad ¿Como separaria a los cationes del 4to grupo ?

IDENTIFICACIÓN DEL IV GRUPOHervimos la solución filtrada por unos 10 minutos para eliminar el H2S formado y

dejamos enfriar.

Añadimos 5 gotas de (NH4)2CO3 y observamos la lenta formación de un precipitado

blanquecino que indica la presencia de cationes del grupo IV (BaCO3, SrCO3, CaCO3).

Filtramos y obtenemos una solución cristalina.

Procedemos a hervir ( 3 minutos) la solución filtrada en un Baño María con el objetivo de eliminar l sulfuro de sodio (Na2S)

Añadimos gotas de carbonato de amonio (NH4)2CO3



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Procedemos a filtrar el precipitado formado.

Para la comprobación del supuesto precipitado total de sulfuro del 4to grupo, procedemos a agregarle 1 gota de carbonato de amonio (NH4)2CO3.

3. a) ¿Como se reconocen los cationes Na+, NH 4

+¿¿y Mg2+?

Identificación Na+


color blanquecino


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Identificación Mg2+

Identificación NH 4+¿¿



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b) ¿Como se eliminan las sales de amonio de una solución?

En una disolucion las sales de amonio estan separadas en sus iones, es decir, el amonio, NH 4

+¿¿, esta libre, el objetivo es eliminar esto. Para ello primero hacer que pase el amonio a amoniaco, por ejemplo haciendo que la disolucion sea más basica levemente, pues el amoniaco es una base debil, por lo que sera necesario un medio ligeramente basico para que el amonio se transforme. Tras esto calentar en baño de agua por ejemplo, la disolucion en un recipiente lo mas ancho posible, para que haya mucha parte de disolucion expuesta al aire y al calor. El amoniaco se evaporara completamente.

Para verificar cuando se ha evaporado todo, necesitaras papel indicador de pH. Pones una tira humedecida con unas gotas de agua destilada muy cerca de la superficie de la disolucion que esta calentandose, pero sin que la toque ni se salpique. Si aun hay amoniaco evaporandose, la tira indicara pH basico, mietras que si ya no queda, indicara pH neutro.

4. Para la separación del 2do y 3er grupo de cationes, se deberia, Utilizar el H2S(g), sulfuro de hidrógeno, el cual se produce en el aparato de Kipp. Dibuje el aparato y explique su funcionamiento.

El generador de Kipp, es un aparato para obtener Sulfuro de Hidrógeno H2S(g) y

está provisto de un tubo de distribución con ramificaciones laterales que

permiten tomar el gas en varios puntos del tubo simultáneamente.

Para una regulación cómoda de la corriente de gas es imprescindible que el

diámetro inferior de las ramificaciones sea suficientemente pequeño (tubos

semicapilares).



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La reacción realizada en el interior del KIPP es la siguiente:

FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S↑

5. Se dispone en el laboratorio la sal CuSo4.5H2O(s)=, sulfato de cobre

pentahidratado. Se desea preparar 2.75lt de su disolución 0.075N. ¿Que

cantidad de soluto se requiere?

N=equivalentes/litros

(0.075)(2.75)= eq – g=m/PA(CuSo4.5H2O/10)

M=(0.075)(2.75)(249.5)/10

M=5.14g

6. Calcule la concentración en ion-gr/lt (iongramo/litro) de los iones Ag+ y Cl- en

una disolución saturada de AgCl, cloruro de plata, si su solubilidad a 20℃ es

de 1.5x10-4 (gr/100ml).



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7. A 20ml de HClac, acido clorhídrico, 0.1N se han añadido 30ml de NaOHac

,hidróxido de sodio , 0.1M.Calcule las concentraciones pOH de la solución resultante.

SOLUCION:Sea la reacción:

HCl+NaOH→NaCl+H 2O

Se cumple lo siguiente: N1V 1=N2V 2

0.1 x20=0.1 xV 2V 2=20ml→Porlotantoseneutraliza20mldeNaOH 0.1N

Calculando el número de moles de OH- en exceso :nOH=0.001 exceso

V 1+V 2=50ml→MOH−1=

0.001

50x 10−3=0.02

pOH = - log 0.02pOH = 1.698 (básica)

IX. RECOMENDACIONES

Debemos tener cuidado al momento de agregar (HCl) a la solución dada, pues un exceso de este podría favorecer la formación de iones complejos de Ag o Pb, los cuales son solubles y no permitirá su precipitación.

Se recomienda tomarse su tiempo en este laboratorio debido a que si no se forma un precipitado completo o si se descuida el medio, puede salir mal el experimento

Para la identificación analítica de los iones en la mezcla se debe proceder sistemáticamente para evitar el precipitado prematuro de iones de un grupo no deseado lo cual no haría más que entorpecer el análisis.

X. BIBLIOGRAFÍA



[

Química Analítica Cualitativa Arthur I. Vogel.

Editorial Kapelusz 1974

Pag: 137, 149,166, 203, 232. del 566 al 576.

Análisis Químico Cualitativo Alexeiev V. N.

Editorial MIR Moscú 1965

Pag: 156 al 160.

Separatas de Análisis Químico.

Apuntes de laboratorio.

Química Analítica Cualitativa

fernando burriel

preparación de la disolución de aniones.


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