MARCHA SISTEMÁTICA DE SEPARACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE ANIONES

Luz A. Jiménez (20142150065)*, Oscar C. Morales (20142150022)

Cuarto Semestre

Proyecto curricular de Licenciatura en Química

Facultad de ciencias y educación

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

andrea_21_jimenez@hotmail.com*

camilo.mor08@gmail.com

RESUMEN

La identificación de los aniones basándose en la clasificación de Burbano, se caracteriza porque existen aniones que son necesarios separarlos (AsO4

3-, PO43- y SO4

2-) pero también hay aniones como (Cl-, Br -¸ NO3

- y S2-) que no requieren de separación, sino que se analizan en la muestra original. Así como con los cationes se jugó con la solubilidad de las sales para lograr la separación y posteriormente realizar las pruebas específicas de cada anión. La oxidación y reducción de elementos fue primordial para identificar el Bromuro y el nitrito, así como la utilización de solventes orgánicos que permitieron mejor su observación.

PALABRAS CLAVE: Precipitación, solubilidad, coloración, oxidación, reducción

IDENTIFICACIÓN DE S2-

Para la realizar la identificación de este anión se tienen en cuenta 2 características: en primer lugar la formación de sulfuros insolubles a un PH acido con la mayoría de los cationes metálicos, y por otro lado que su acido correspondiente H2S es un gas. Al partir de estas características se explica porque para esta identificación se permite partir de la solución original, sin contaminar la muestra con cationes.

La acción del ácido clorhídrico (HCl) y luego de suministrar calor durante unos pocos minutos provoca el desprendimiento de H2S gaseoso, como se muestra en la siguiente reacción:

S2- + 2H+ ∆ H2S (g)↑

Este gas liberado reacción con el Pb2+ de un papel impregnado con una solución de Pb(C2H3O2)2 que se encuentra en la parte superior del recipiente; Obteniendo una mancha oscura con brillo metálico de PbS mediante la siguiente reacción:

H2S + Pb+2 PbS + 2H+

IDENTIFICACIÓN DE NO3-

Este anión es un oxidante moderadamente fuerte, para su identificación se realizan dos pruebas específicas.

NO3- es un anión que forma compuestos solubles y por esta razón es muy utilizado en la preparación de soluciones de cationes. Por lo tanto y para evitar interferencia de los reactivos se realizan las pruebas de identificación partiendo de la solución original.

Prueba #1: reacción con el sulfato de hierro (II)

En presencia del Fe(II) en medio de ácido sulfúrico (medio fuertemente ácido) concentrado ocurre dos reacciones, en la primera se reduce el nitrato:

3Fe2+ + NO3- + 4H+ NO(g) + 3Fe3+ + H2O

Esta reacción se basa en la reducción, por medio de sales de hierro (II), de los nitratos hasta el óxido de nitrógeno que forma con el exceso de sal de hierro (II) un compuesto complejo inestable el cual le proporciona a la disolución un color oscuro (marrón- pardo) que nos indica la prueba positiva para el NO3- . La reacción correspondiente se muestra a continuación:

Fe2+ + NO [Fe(NO)]2+

El compuesto complejo que se formo es demasiado inestable y se descompone al ser calentado, por lo tanto la reacción se realiza en frio.

Prueba #2: brucina

En medio sulfúrico la brucina es oxidada a compuesto azules, en presencia de aniones NO3-, la brucina origina un color rojo intenso que enseguida pasa a anaranjado y se estabiliza en amarillo. Lo cual se representa mediante el siguiente diagrama:

Tomado de: química analítica cualitativa, F. Burriel Martí.

Esta prueba con respecto a la descrita anteriormente es más sensible, pero menos selectiva debido a la perturbación de varios oxidantes. Sin embargo una ventaja es que la brucina no reacciona con los nitritos en medio sulfúrico concentrado, solo produce reacciones análogas los yodatos, cloratos, bromatos y cromatos.

IDENTIFICACIÓN DE Br –

Para identificar el ion bromuro al igual que para la prueba de sulfuro y nitrato, no es necesario separar los aniones, sino que se puede hacer directamente desde la solución original. La identificación de este ion consiste en la oxidación del Bromuro(Br-) para convertirse en bromo (Br0) libre, que será evidente en presencia de un solvente orgánico, en este caso el CCl4 y la coloración amarilla de la capa orgánica dependerá de la concentración de bromo que esté presente.

2Br- + 2HNO3 → Br2 + 2NO2 + 2H2O

IDENTIFICACIÓN DE Cl –

A la prueba del bromuro se le retiró la capa orgánica, es decir, el CCl4, se le agregó más ácido ya que es necesario que el medio se acidule. Luego se le añadió una fuente de Ag+ en este caso el AgNO3, favoreciendo la formación del AgCl un compuesto insoluble, que se precipita para confirmar la presencia del ion cloruro

Ag+ + Cl- AgCl↓

IDENTIFICACIÓN DE NO2-

El ácido nitroso oxida al ion I- en medio acido débil (acético es suficiente).

El nitrito es un anión oxidante: Cualquier ion que oxide el yoduro a yodo libre en solución ácida diluida se clasifica como ion oxidante.

La prueba de identificación se lleva a cabo acidificando la solución, añadiendo yoduro de potasio y tetracloruro de carbono y se agita fuertemente. El nitrito actúa como agente oxidante liberando yodo libre (I2) que colorea la capa de tetracloruro, de violeta.

En la propiedad mencionada anteriormente nos basamos para hacer la prueba de identificación. Como es el yodo el que da este color, si se parte de una disolución que tiene yoduro (estado de oxidación -1), se debe oxidar a yodo (estado de oxidación 0). En este caso el agente oxidante es el nitrito (NO2-).

La reacción que representa lo anteriormente mencionado es la siguiente:

2NO2- + 2I- + 4H+ I2 + 2NO + 2H2O

Color violeta en CCl4

IDENTIFICACIÓN DE SO42-

Este ion sí fue necesario separarlo, por lo que a lo solución contenedora de todos los aniones se le agregó NaOH para alcalinizar el medio y posteriormente Ba(NO3)2 que forma compuestos insolubles de Bario con todos los aniones, excepto con Cl-, NO3

- y S-2. Sin embargo de los iones que precipitaron anteriormente, el BaSO4 es el único que permanece precipitado cuando se acidula el medio con HNO3. Se caracteriza por ser de color blanco.

2Ba+ + NO3- + SO4

2- BaSO4↓

IDENTIFICACIÓN DE PO43-

Para la identificación de este ion se partió de la solución que quedó después de agregar HNO3 en la identificación del sulfato. Aquí se tiene fosfato ácido

2H+ + NO3- + PO4

3+ (H2PO4)+

Después se le añadió ácido tartárico y seguido se agregó molibdato de amonio, con el fin de formar un complejo insoluble, la reacción está dada por la siguiente ecuación:

PO43– + 12MoO4

2– + 3NH4+ + 24H+ 12H2O + (NH4)3PO4.12MoO3 amarillo

El complejo formado tiene como nombre fosfomolibdato amónico

IDENTIFICACIÓN DE AsO43- y PO43- reacción con mixtura magnesiana

El arseniato y el fosfato dan precipitados blancos cristalinos de amonio y magnesio, mediante las reacciones:

AsO43- + Mg2+ + NH4+ MgNH4AsO4 ↓ (blanco)

PO43- + Mg2+ + NH4+ MgNH4PO4 ↓ (blanco)

Estos precipitados obtenidos se diferencian en que las sales dobles que forman arseniato y fosfato son solubles en ácido acético, lo que no ocurre con el ácido silicito. Por lo cual se puede realizar la separación de los aniones.

El arseniato puede reconocerse en presencia de PO43- por su carácter oxidante, y capacidad para precipitar como sulfuro.

El PO43- no puede reconocerse en presencia de arseniatos, por su reacción con molibdatos que es la más típica ya que es interferida por este anión.

El medio amoniacal es necesario para que el PO4 -3 se encuentre como tal y no como H3PO4, muy poco disociado. Las sales de amonio evitan la precipitación del Mg+2 como hidróxido.

Al adicionar acido acético (CH3COOH) para producir precipitados que nos permitan diferenciar los iones AsO4

3- y PO43- :

2CH3COOH + MgNH4PO4 Mg(CH3COO)2 + NH4H2PO4 ↓ (amarillo)

2CH3COOH + MgNH4AsO4 Mg(CH3COO)2 + NH4H2AsO4 ↓ (marrón rojizo)

En este caso la prueba positiva seria para AsO43- y el PO43- no se puede identificar por esta

prueba debido a que la coloración amarilla de su precipitado es enmascarada por el marrón rojizo del arseniato.

IDENTIFICACIÓN DE AsO43- y PO43- : CU+

En esta prueba se producen las siguientes reacciones:

AsO43- + Cu+ Cu(AsO4) ↓ (verde)

PO43- + Cu+ Cu(PO4) ↓ (Azul claro)

Es una prueba para identificar la presencia de los dos aniones, por la similitud de los colores no es apropiada para su separación, para este fin se realizan las pruebas específicas.

CONCLUSIONES

- Cuando se pretende identificar un anión mediante la oxidación, es necesario añadir un solvente orgánico que albergue al elemento oxidado para así poder observar su decoloración.

- En este grupo de aniones sobre cuales se trabajó su identificación y separación, cabe destacar las propiedades y características que permiten que tanto el S2- Y el NO3- puedan identificarse desde la solución original, que consisten principalmente en variaciones de PH, solubilidades, y evitar interferencias en el desarrollo de la marcha.

- Los aniones tienen menos pruebas características en comparación con los cationes, pero sus reacciones son menos selectivas, lo que hace mas complicado realizar una separación por grupos.

- Se debe tener especial cuidado en la elección de pruebas para la identificación de aniones teniendo en cuenta las interferencias entre ellos, que nos impiden la separación del anión es estudio, principalmente en la identificación de arseniatos y fosfatos que producen precipitados con coloraciones muy similares.

REEERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Burbano, C. Análisis químico cualitativo. Prácticas de laboratorio. Departamento de química. Universidad Nacional (2006)

Holkova L (1989). Química analítica cualitativa. Editorial Trillas. 2da edición. España

Nordmann J (1998). Análisis cualitativo y química inorgánica. Editorial México Cecsa. España.