Ejemplo:

ANLISIS QUMICO

INTRODUCCIN

Todos los iones del grupo II forman sulfuros que son insolubles en soluciones cidas diluidas. Este hecho se aplica para separar el grupo II de los otros grupos.

Siendo el reactivo de grupo de los cationes del II grupo analtico es el H2S que hace precipitar estos cationes en medio de cido clorhdrico, siendo posible separar los cationes del grupo analtico III de los I, III, IV grupos que no precipitan bajo la accin del sulfuro de hidrgeno en medio fuertemente cido.

Los cationes del grupo II se dividen en 2 subgrupos: obteniendo a los sulfuros de los cationes Hg , Pb, Bi, Cu, Cd y As, Sb, Sn.

La precipitacin de los sulfuros se efecta por medio de la saturacin con el sulfuro de hidrgeno pero para nuestro anlisis el Na2S de las disoluciones acuosas de diferentes sales con determinadas PH. Asimismo el reactivo precipitante de grupo para los iones del grupo analtico, precipita en medio de HCl , compuestos sulfurosos de As2S3 y los de antimonio y los de estao.

Los cationes del grupo IV precipitan en forma de sulfuros poco solubles a partir de soluciones cidas (medio cido, pH ( 0.5) mediante sulfuro de hidrgeno. Los cationes de este grupo tienen muchas propiedades comunes: capacidad de formar complejos, de precipitar en las reacciones de oxidacin reduccin, etc. Estos elementos debido a su posicin en la tabla de Mendeliev, forman sulfuros que poseen distintas propiedades. Se les puede clasificar en dos subgrupos:

Subgrupo IIA o del cobre:

Cu2+, Cd2+, Hg2+, (Pb2+), Bi3+, y otros.

Subgrupo IIB o de las tiosales:

As3+ y As5+, Sb3+ y Sb5+, Sn2+ y Sn4+, y otros.

OBJETIVOS: Lograr la separacin y el reconocimiento cualitativo de los cationes del segundo grupo; del subgrupo IIA (Hg2+, Pb2+, Bi3+, Cd2+ y Cu2+) y del subgrupo IIB (As3+, As5+, Sb3+, Sb5+ y Sn2+, Sn4+). Conocer las diferentes caractersticas (color, olor, textura, etc.) en sus respectivos precipitados.

Familiarizarnos la base prctica del anlisis qumico aplicado a la industria.

FUNDAMENTO TERICO:

Anlisis del 2do Grupo de CationesI.-GRUPO II-A:

REACCIONES DEL IN MERCRICO: Hg++ Con sulfuro de hidrgeno:

Da un precipitado blanco, luego amarillo, castao y finalmente negro de sulfuro mercrico; HgS. En todos los casos, un exceso de sulfuro de hidrgeno da sulfuro mercrico negro. El precipitado blanco inicial; es el clorisulfuro de mercurio Hg3S2Cl2 (o HgCl2.2HgS) que se descompone por el sulfuro de hidrgeno.3HgCl2 + 2H2S Hg3S2Cl3 + 4HCl

Hg3S2Cl3 + H2S 2HCl + 3HgS

Despus: HgCl2 + H2S 2HCl + 3HgS

Con Solucin de Hidrxido de amonio:

Se obtiene un precipitado blanco de cloruro aminomercrico, Hg(NH2)Cl; denominado precipitado blanco, infusible; por que se utiliza sin fundir.HgCl2 + 2NH4(OH) Hg(NH2)Cl + NH4Cl + 2H2O

REACCIONES DEL IN BISMUTO: Bi+31.- Con sulfuro de hidrgeno:

Se obtiene un precipitado pardo de sulfuro de bismuto, Bi2S3; insolubles en cidos diluidos en fro y en solucin de sulfuro de amonio; pero solubles en cido ntrico diluido, en caliente, y en acido clorhdrico concentrado, a ebullicin.2Bi(NO3)3 + 3H2S Bi2S2 +6HNO3

2.- Con solucin de hidrgeno de sodio:

Se obtiene un precipitado blanco de hidrxido de bismuto, Bi(OH)3; en fro, con exceso de reactivo; soluble en cidos. Por ebullicin se torna amarillo debido a una deshidratacin parcial.

REACCIONES DEL IN CPRICO: Cu+21.- Con sulfuro de hidrgeno:

Se obtiene un precipitado negro de sulfuro cprico, CuS en soluciones neutras o de preferencia cida (HCl), el precipitado es soluble en cido ntrico diluido en caliente y en solucin de cianuro de potasio, en el ltimo caso se forma una sal compleja (cuprocianuro de potasio), K3[Cu(CN)4]. El sulfuro cprico es insoluble en cido sulfrico diluido a ebullicin a diferencia del cadmio.

CuSO4 + H2O CuS + H2SO4

2.- Con hidrxido de amonio:

Da un precipitado celeste de una sal bsica; soluble en exceso de reactivo con formacin azul intenso que contiene la sal compleja sulfato tetramincprico. [Cu(NH8)4]SO4.

REACCIONES DEL IN CADMIO: Cd+21.- Con sulfuro de hidrgeno:

Se obtiene un precipitado amarillo de sulfuro de cadmio que en soluciones acidificados con un poco de HCl. El precipitado es soluble en cido ntrico diluido y sulfrico, en caliente; pero es insoluble en solucin de cianuro de potasio. KCN.

CdSO4 + H2S CdS + H2SO4

2.- Con hidrxido de sodio:

Se forma un precipitado blanco de hidrxido de cadmio; Cd(OH)3; insoluble en exceso de reactivo.

Cd(SO4 ) + 2NaOH Cd(OH)2 + Na2

GRUPO II B (TIOSALES):REACCIONES DEL IN ARSNICO: As+31.- Sulfuro de hidrgeno de hidrgeno:

Se obtiene un precipitado amarillo de sulfuro arsnico As2S3; en solucin cido (cido clorhdrico). El precipitado es insoluble en cido clorhdrico concentrado caliente.

REACCIONES DEL IN ANTIMONIO: Sb+31.- Con sulfuro de Hidrgeno:

En solucin moderadamente cidos se forma un precipitado rojo anaranjado de pentasulfuro de antimonio, Sb2S5. El precipitado es insoluble en solucin de carbonato de amonio; soluble en solucin de sulfuro de amonio formando tioantimonioato y se disuelve tambin en cido clorhdrico concentrado con la formacin del tricloruro de antimonio.

REACCIONES DEL IN ESTAO: Sn2+1.- Con Sulfuro de Hidrgeno:

Si forma un precipitado pardo de sulfuro estaoso; SnS en soluciones no demasiado cidas [en presencia de HCl (0,250,3)M es decir pH = 0,6 ]. El precipitado es soluble en cido clorhdrico concentrado; soluble en solucin amarilla de polisulfuro de amonio forman tioestao.MATERIALES:Los materiales empleados en el presente laboratorio son los siguientes:

Gradilla con 8 tubos de ensayo.

Un vaso de precipitado. Un embudo.

Una bagueta.

Piceta.

Papel de filtro.

REACTIVOS

cido Clorhdrico HCl (2 y 6 N). Hidrxido de Amonio NH4OH (15 N).

Sulfuro de Sodio Na2S

Polisulfuro de amonio (NH4)2SX cido Ntrico HNO3 (6 N).

cido sulfrico H2SO4 (9 N).PROCEDIMIENTO:1.- Se nos proporciona 4 ml. de la mezcla.

2.- Corregimos el nivel de acidez agregando NH4(OH) 15N (13 gotas), hasta que el papel tornasol vire de rojo a azul.

3.- Corregimos el nivel de basicidad agregando HCl 6N (15 gotas), hasta que el papel tornasol vire a azul a rosado.

4.- Agregamos Na2S (45 gotas) para que precipiten los cationes del grupo II.

5.- Procedemos a filtrar el precipitado formado.

6.- Agregamos al precipitado una solucin de polisulfuro de amonio (NH4)2Sx

7.- Procedemos a vacear el contenido en un tubo de ensayo para ponerlo en Bao Mara (2 minutos).8.- Teniendo el tubo fro con dicha solucin de todos los cationes procedemos a filtrar para separarlos en 2 partes:

Precipitado. Filtrado.a) Precipitado:9.- Lavamos el precipitado con una solucin de cido ntrico (HNO3) para luego deshidratarla.

10.- Procedemos a filtrar el precipitado formado. Luego procedemos a agregarle H2SO4 (15 gotas) al filtrado anterior.

12.- Vertemos a un vaso de precipitado la solucin y procedemos a calentarla hasta observar abundante humo blanco.

13.- Despus de haber deshidratado la solucin agregamos H2O (l) para poder visualizar los coloides que estn dispersos en la solucin.

14.- Luego procedemos a filtrar la solucin.

15.- Alcalinizamos la solucin filtrada con unas gotas (9 gotas) de NH4OH.

16.- Procedemos a filtrar el precipitado formado.

17.- Agregamos al precipitado KCN hasta decolorar la solucin.

18.- Agregamos a la solucin (40 gotas) Na2S.

Filtramos la solucin y obtenemos un precipitado amarillo.

b) Filtrado:19.- Filtramos a acidificar el filtrado obtenido del paso 8 con unas gotas de HCl 6N.

20.- Llevamos la solucin en un vaso de precipitado a la plancha para calentarla ligeramente. Filtramos la solucin.

22.- Lavamos el precipitado con unos mililitros de HCl (12N) en un vaso de precipitado, calentamos y filtramos.

23.- Diluimos el filtrado hasta aproximar la concentracin de HCl hasta 2,4 N.24.- Calentamos la solucin diluida.

25.- Agregamos a la solucin caliente Na2S para luego filtrarla.

26.- Tomamos 2ml de la solucin; luego agregamos 2ml de agua para formar la concentracin de la solucin a 1,2 N.

27.- Agregamos Na2S para luego filtrado.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES Se debe tener en cuenta que los cationes del grupo II en forma de sulfuros en un medio comn un grupo puede ser soluble y el otro insoluble.

El KCN es un reactivo que permite la identificacin del cobre y el cadmio, siendo observados como complejos, que son ms estables.

Al calentar las soluciones, se permitir que el azufre se elimine como gas, luego de aadirle al precipitado inicial el polisulfuro.

El xito de la operacin que se realiza depende en gran medida del grado de saturacin de la disolucin en que se precipitan los sulfuros.

En comparacin con los cationes del grupo I este grupo requiere de una precipitacin selectiva para su reconocimiento particular.

El calor necesario en las distintas operaciones de laboratorio debe darse hasta una observacin particular de formacin o variante de sustancia, no siendo necesario el tiempo, sino que se realice las reacciones.

El Cu, Cd, Pb, Bi, por cationes que reaccionan con el Na2S formando sulfuros precipitados en su mayora oscuros.

Los cianuros complejos de cobre, cadmio son inestables, siendo aprovechado esto para la identificacin el cd en presencia de Cu, despus de separar el Bi en forma de hidrxidoRECOMENDACIONES: Antes de realizar cualquier experimento, se debe priorizar la limpieza minuciosa de los instrumentos para que el error sea mnimo. Verificar que los instrumentos recibidos sean los necesarios para el experimento. Tener mucho cuidado con los materiales porque son muy frgiles y el costo es muy alto.

A la hora de manipular las muestras, hay que tener mucho cuidado, ya que hay soluciones de cido y otros, que provocara lesiones innecesarias. Debemos tener cuidado al momento de tener poca solucin, ya que podramos agregarle agua destilada para poder tener mayor solucin y poder observarla despus de llevarlo a calentarlo.

Debe ponerse especial cuidado en neutralizar las soluciones de la manera ms exacta; as como las gotas para acidificar o alcalinizar las soluciones.

Debe tenerse especial cuidado al percibir que se desprenden vapores de las soluciones; para este laboratorio deberan ponerse en funcionamiento los ventiladores de la parte superior.

El calentamiento se debe de hacer en una plancha y no en un mechero debido a que el calentamiento debe ser lento par evitar que altere las reacciones. Se debe calentar de 3 a 4 minutos, esto se hace ara la eliminacin de lo sulfuros.

Cuestionario

1.- Cmo se logra la precipitacin total del 2do grupo?; si en la muestra recibida, estn presentes cationes del 1er grupo Cmo se procedera?

Primero eliminamos los cationes del 1 GRUPO, haciendo precipitar completamente con HCl 6N, luego a la solucin filtrada se le agrega un pedazo de papel tornasol (indicador), se neutraliza aadiendo gota a gota NH4OH 15N. Para obtener una solucin a un PH = 0.5 se agrega HCl 6N tantas gotas como ml. de solucin neutra se tenga. Esto con la finalidad de que los cationes del 2 GRUPO precipitan completamente agregando el reactivo de grupo (Na2S) a un PH = 0.5. Y si la muestra fuera de carcter bsico, primero le agregaramos un papel tornasol si sale azul le agregamos gotas de HCl hasta que el papel tornasol cambie de color a rojo, hasta que la solucin sea cida.2.- a) En qu momento y para qu se utiliz el cido sulfrico 9N?

Despus de agregar el polisulfuro a la solucin inicial y someterlo a bao mara, al precipitado obtenido de filtrar dicha solucin se le agrega cido ntrico 6N, se calienta, se enfra y luego se filtra. A la solucin filtrada de este proceso se le agrega el cido sulfrico para obtener sulfato de plomo, luego de calentar la solucin.a) Para qu se utilizo el cianuro de potasio?

Despus de agregar hidrxido de amonio a la solucion anterior formada, y formarse un precipitado de hidrxido de bismuto, a la solucin filtrada (que presenta una tonalidad azul debido al catin Cu), se utiliza el cianuro de potasio para decolorar la solucin, finalmente se agrega sulfuro de sodio hasta observar la formacin de precipitado correspondiente a CdS. 3.- Hacer un diagrama esquema indicando la separacin e identificacin de cada catin.

4.- Escriba las ecuaciones qumicas de las reacciones efectuadas.

Precipitacin de cationes del grupo II

Pb+2 + H+ + 2Cl- + Na2S(ac) ( 2NaCl(ac) + PbS(s)(Hg+2 + H+ + 2Cl- + Na2S(ac) ( 2NaCl(ac) + HgS(s)(2As+3 + H+ + 6Cl- + 3Na2S(ac) ( 6NaCl(ac) + As2S3(s)(2As+5 + H+ + 10Cl- + 5Na2S(ac) ( 10NaCl(ac) + As2S5(s)(2Bi+3 + H+ + 6Cl- + 3Na2S(ac) ( 6NaCl(ac) + Bi2S3(s)(Cd+2 + H+ + 2Cl- + Na2S(ac) ( 2NaCl(ac) + CdS(s)(Cu+2 + H+ + 2Cl- + Na2S(ac) ( 2NaCl(ac) + CuS(s)(2Sn+2 + H+ + 2Cl- + Na2S(ac) ( 2NaCl(ac) + SnS(s)(Sn+4 + H+ + 4Cl- + 2Na2S(ac) ( 4NaCl(ac) + SnS2(s)(Sb+3 + H+ + 6Cl- + 3Na2S(ac) ( 6NaCl(ac) + Sb2S3(s)(Sb+5 + H+ + 10Cl- + 5Na2S(ac) ( 10NaCl(ac) + Sb2S5(s)( Separacin de los cationes del grupo II en subgrupos(Pb+2 + Hg+2 + As+3 + As+5 + Bi+3 + Cd+2 + Cu+2 + Sn+2 + Sn+4 + Sb+3 + Sb+5)(ac) + 24 S-2 + NH4+1 + x S-2 + calor ( PbS( + HgS( + CuS( + CdS( + Bi2S3( + AsS5 + Sb2S5 + SnS2Precipitacin selectiva de cationes del subgrupo IIA

HgS + HNO3(ac) ( HgS( + So + H+ + NO3-Pb(NO3)2(ac) + H2SO4(ac) ( PbSO4( + 2HNO3(ac)Bi2(SO4)3(ac) + 6H+ + 6(OH)- ( 2Bi(OH)3( + 3H2SO4Cd (NH3)4+2(ac) + Na2S(ac) ( CdS( + 4NH3 + 2Na+1Precipitacin selectiva de cationes del subgrupo IIB

AsS4-3 + HCl + NH4Sx ( As2S5( + H+ + Cl- + NH4Sx

SbS4-3 + HCl + NH4Sx ( Sb2S5( + H+ + Cl- + NH4Sx

SnS4-2 + HCl + NH4Sx ( SnS2( + H+ + Cl- + NH4Sx

As2S5(s) + HCl ( As2S5( + H+ + Cl-2SbCl3(ac) + 5Na2S(ac) ( Sb2S5( + 10Na+ + 6Cl-SnCl4(ac) + 2Na2S(ac) ( SnS2( + 4NaCl(ac)5.- a) Calcular El pH y el pOH del cido actico 0,1M.* El cido actico, se ioniza segn:

* La expresin de su constante de ionizacin esta dada por:

* En el equilibrio, la cantidad de cido ionizado x es tan pequeo, que se puede despreciar esa cantidad en el denominador; reemplazando el valor de la concentracin, se tiene:

* Evaluando el pH y pOH:

b) Calcular el pH del CH3COOK, acetato de potasio 0,01M, si Kioniz=1,8x10-5* El acetato de potasio proviene de una base fuerte y de un cido dbil, segn:

* Al ser el cido actico dbil, su base conjugada es fuerte, entonces se hidroliza segn:

* Se aprecia que la concentracin del in hidrxido aumenta, por lo tanto la sal es bsica y por ende la solucin final ser bsica.

* Se sabe adems que:

* Reemplazando datos:

* Calculando el pH y Poh:

6.- Cuntos mg de iones Ag+(ac) y Cr4O42-(ac), estan contenidos en 150 ml de solucin saturada de Ag2Cr04?

* Sabiendo que el Ag2Cr04 saturado tiene una concentracin 1,31x10-4 M, se procede a hacer los clculos convenientes:

* Un mol de produce dos in-gr de y 1 in-g de, entonces:

* Para una solucin de 0,15 L se tiene:

* Con este resultado, y haciendo una regla de tres simple, se tiene que:

7.- Se formar precipitado de CaSO4, si se aade 10 ml de H2SO4(ac) 0,01M a 10 ml de CaCl2(ac) 0,01M

* El cloruro de calcio es una sal que proviene de un cido y base fuertes, por tanto es una sal neutra. Esta ES soluble y se ioniza completamente.

* El cido sulfrico se ioniza completamente en dos etapas, su ecuacin neta:

* Se concluye entonces que S se formar precipitado, ya que todo el anin sulfato reaccionar con gran parte del catin calcio.BIBLIOGRAFA

-V. N. Alexeiev (1975), Semimicroanlisis Qumico Cualitativo; Editorial Mir Mosc, URSS; pginas: 112-130; 431-487-Academia Csar Vallejo (2006), Qumica: Anlisis de Principios y Aplicaciones 3ra Edicin, Tomo II; Editorial Lumbreras, Lima; pginas: 235-275.

-Referencias en la Web:

http://es.wikipedia.org/wiki/Marcha_anal%C3%ADticahttp://html.rincondelvago.com/cationes-de-los-grupos-analiticos.html

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