2 Div. Cationes

1 Universidad Mayor de San Simón Facultad de Ciencias y Tecnología

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ANÁLISIS SISTEMATICO DE LA SEGUNDA DIVISIÓN DE CATIONES

1. INTRODUCCIÓN

Así como el primer grupo de cationes se caracterizó por la insolubilidad de sus cloruros, el II grupo

tiene como reactivo precipitante el H2S en un medio moderadamente ácido (Ph = 3). En este

grupo vuelve a aparecer el Pb++, debido a que en el primer grupo precipita solamente una

cantidad menos a un miligramo por mililitro de solución y en el caso del ión mercurioso del primer

grupo se oxida a mercúrico y no precipita como cloruro sino que los hace hasta el segundo como

sulfuro.

Para verificar la precipitación del grupo II es necesario tener en cuenta algunos factores como son:

a) La acidez ( concentración de iones hidrógeno)

b) La ionización de H2S

c) Las constantes del producto de solubilidad de los sulfuros del II y III grupos.

d) El efecto del ión común en el equilibrio del H2S y

e) La formación de sales básicas.

Así de las diversas clasificaciones propuestas, la más popular y satisfactorio desde el punto de vista

de la práctica de laboratorio, de la industria y de la aplicación de la teoría de las soluciones, es la

que se basa en precipitaciones sucesivas con ion Cl-, ion S= en medio ácido, S= en medio básico y

ion CO3-2, tenemos

Ubicación en la tabla periódica


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Para realizar un estudio de las diferencias y similitudes químicas y físicas de los iones en solución,

sólo tendremos en cuenta aquellos elementos considerados comunes y/o importantes o de con una

abundancia relativamente alta en la naturaleza.

Segunda división (Grupo 2) son aquellos cationes cuyos sulfuros son insolubles en ácidos diluidos.

Precipitan con H2S en medio ácido 0,3 N de HCl:

Cd2+, Cu2+, Pb2+, Hg2+, Bi+3, Sn2+/4+, As+3/5+, Sb3+/5+, Se4+, Te4+, Pt2+, Au+/3+

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo General

Realizar el reconocimiento de cationes de la segunda división mediante

reacciones características para cada catión.

2.2. Objetivos Específicos

Analizar las características cualitativas presentes en la identificación de los

cationes del grupo 2.

Determinar las reacciones obtenidas en la identificación de Hg2+, Pb2+,

Bi3+, Cd2+,Cu2+, As3+,As5+,Sb3+, Sb5+, Sn2+, Sn4+.

Verificar los colores de los iones formados.


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3. FUNDAMENTO TEORICO

Dado que el análisis cualitativo se basa en la separación de iones por medio de un reactivo general

(o de grupo) utilizamos H2S en medio ácido para efectuar la separación de los cationes de la 2° división.

Ubicación en la tabla periódica

Vamos a ver cuál es el medio ácido óptimo para realizar dicha separación

H2S HS - + H+

K1 = 1.10-7 = [HS -] * [H+] / [H2S]

HS - S2- + H+

K2 = 1.10-15 = [S =] * [H+] / [HS

-]

H2S S2- + 2 H+

KT = K1 * K2 = 1.10-22 = [S

=] * [H+]2 / [H2S]

El H2S es un gas poco soluble en agua (una solución saturada a temperatura y presión ordinaria alcanza


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solamente una concentración de 0,1M en H2S)

El producto de KT * [H2S] es una constante y se la conoce como producto iónico para el H2S

KT * [H2S] = K1 * K2 * [H2S] = 1.10-22 * 0,1 = 1.10-23 = [S2-] * [H+]2 (I)

Esta ecuación nos muestra que al fijar la concentración de [H+] queda fijada perfectamente la [S =] y por lo

tanto se controla así toda precipitación que implique el equilibrio

y S2- + 2 Mey+ Me2Sy

La concentración de [H+] necesaria para evitar la precipitación de un sulfuro metálico dado, puede

calcularse a partir de (I) y la Kps correspondiente. Para producir la separación entre el 2° y 3° grupo se

deben comparar los Kps de los distintos sulfuros metálicos y se encuentra que el Kps del sulfuro más

soluble del grupo 2° es el SnS que es del orden del 10-26 y el del más insololuble del grupo 3° es el ZnS es

de 10-24, es posible establecer mediante el cálculo, el pH adecuado para una buena separación entre ellos.

HgS Kps HgS = 10-51

CuS Kps CuS = 10-36

Bi2S3 Kps Bi2S3 = 10-33

CdS Kps CdS = 10-27

PbS Kps PbS = 10-28

SnS Kps SnS = 10-26

ZnS Kps ZnS = 10-24

Ce2S3 Kps Ce2S3 = 10-10

NiS Kps NiS = 10-19,5

CoS Kps CoS = 10-21

MnS Kps MnS = 10-13

FeS Kps FeS = 10-18

Considerando que [Me] 10-2

Kps = 1.10-26 = [S2-] * [Sn2+]

[S2-] = Kps / [Sn2+] [S2-] = 1.10-26 / 1.10-2 = 1.10-24

[H+] = (1.10-23 / 1.10-24)½ = 3

es la [H+] en el cual comienza a precipitar el SnS

ps = 1.10-24 = [S2-] * [Zn2+]

[S2-] = Kps / [Zn2+] [S2-] = 1.10-24 / 1.10-2 = 1.10-22

[H+] = (1.10-23 / 1.10-22)½ = 3.10-1

es la [H+] en el cual comienza a precipitar el ZnS en consecuencia la [H+] debe ser mayor que este último

valor, pero menor que 3 para que precipite todo el SnS.


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Por lo tanto 0,3 < [H+] < 3

Si [H+] = 0,3 M implica [S2-] = 1.10-23 / (0,3)2 = 1.10-23 / 0,09 = 1,1. 10-22

Resulta [Sn2+]soluc. = Kps / [S2-] = 1.10-26 / = 1.10-22 = 1.10-4

% [Sn2+] = 1.10-4 / = 1.10-2 = 1 %

o sea que se precipita el 99% del Sn2+ inicial. Esto no es una precipitación cuantitativa la cual me

pide un valor del 99,9% pero se logra una buena separación.

Veamos ahora porque conviene [H+] < 3 M. Esto es porque hay una variación de acidez en el transcurso de

la precipitación; pues:

y H2S + 2 Mey+ Me2Sy + 2y [H+]

Supongamos que tenemos todos los cationes de 2° división y los precipitamos totalmente, el aumento de

acidez (es decir el aumento de la concentración de protones) será y veces la suma de todas las

concentraciones carga de todos los cationes. Por ejemplo si tenemos:

Hg2++ H2S HgS + 2 H+

Pb2++ H2S PbS + 2 H+

Cd2++ H2S CdS + 2 H+

Sn2+ + H2S SnS + 2 H+

Cu2+ + H2S HgS + 2 H+

Mo6+ + 3 H2S MoS3 + 6 H+

2 Bi3+ + 3 H2S Bi2S3 + 6 H+

2 Sb3+ + 3 H2S Sb2S3 + 6 H+

2 As3+ + 3 H2S As2S3 + 6 H+

As5+ + H2S As3+ + Sº + 2 H+

Sn4+ + H2S Sn2+ + Sº + 2 H+

Sb5+ + H2S Sb3+ + Sº + 2 H+

La concentración de [H+] será 40 veces 10-2 es decir que el aumento es de aproximadamente 0,4 M. La [H+]

final estará incrementada en aproximadamente 0,4 M, y para que precipite el Zn necesito una concentración

de 3 M que no debo superar. En consecuencia, para precipitar 2º de cationes necesito una concentración de

[H+] = 0,3 M. Hemos hecho una discusión simplificada basándonos nada más que en los Kps, en los

estados de oxidación de algunos elementos de segunda y en el producto iónico del sulfhídrico, pero en

realidad es mucho más complejo, pues existen otros factores que influyen en la solubilidad modificando la

[Men+] libre o la del [S2-] y estos pueden ser:

1. Formación de compuestos clorados.


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Si bien en medio H2SO4 relativamente fuerte precipitan los sulfuros de Sn2+, Sb3+, estos no lo hacen en

un medio clorhídrico debido a la formación de complejos del tipo: SbCl4-, SbCl6

3-, SnCl62-, etc.

2. Formación de complejos con otros aniones existentes en solución (CN-, F-, Ox2-, S2-, CO32-, PO4

3-, etc)

y por esto es que se realiza en general la solución preparada

3. Presencia de oxidantes. Pues oxidan al H2S originando Sº que en pequeñas cantidades es beneficioso

en la separación de 2 A de 2 B, pues facilita la formación de tiosales, pero no en cantidades grandes

pues adsorbería en su superficie sulfuros metálicos (MeS), impidiendo de esta forma su posterior

separación, disolución, etc. Si la oxidación es enérgica puede llegar a oxidar el S2- a SO42-, lo cual

precipitaría otros iones, además de disminuir la [S2-] del medio. Por esto esta sepación debe efectuarse

lo más ajustado posible.

La precipitación de los sulfuros con tioacetamida es una precipitación en fase homogénea y se han

postulados dos mecanismos distintos, a partir de la cinética para la reacción de precipitación de los MeS:

Hidrólisis y directa

Hidrólisis:

Esta catalizada por los H+ y los HO –

H2O

+

+

H2S

En este caso la solución a temperatura ambiente queda con una concentración menor que 0,1 M en H2S

(sol. sat.) corriéndose el riesgo de no precipitar completamente Sn, Cd y Pb, Además para favorecer la

hidrólisis es necesario calentar, con lo cual se pierde parte del H2S formado por volatilización. Por esto se

agrega un gran exceso. Por otra parte la tioacetamida es un agente reductor más poderoso que el sulfhídrico

y las reacciones redox secundarias pueden ser muy importantes modificando los estados de oxidación.

Directa

Este mecanismo propone que el metal reacciona directamente con la tioacetamida (TA) y el compuesto por

calentamiento en medio acuoso se descompone precipitando el sulfuro correspondiente.

Ejemplo:Ag(TA)4Cl Ag2S precipitado (los complejos dan soluciones opalescentes blancas)


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Los sulfuros en general tienden a dar suspensiones coloidales y en especial aquellos que tienen Kps

pequeños (CuS, As2S3), por esto es que se deben lavar con un electrólito fuerte, como el NH4NO3, para que

no pepticen.

Debido a la estrecha relación existente entre la química del O y del S, se observa en los sulfuros un

anfoterismo como el que existe en los óxidos.

La disolución de los sulfuros en exceso de sulfuro originando el anión correspondiente a la tiosal o por los

oxidrilos (dando oxisales), obedecen a las mismas reglas que regulan la disolución de los hidróxidos en

exceso de hidroxilos. En consecuencia formarán tiosal los sulfuros de los cationes muy ácidos, o sea, los

sulfuros de los elementos de valencia elevada y de poco volumen atómico.

Los elementos típicos formadores de tiosales son: Ge, As, Sb, Sn (también el Mo, Se, Te y algo el Hg).

Debido a esto, se separan con el agregado de sulfuros y/o de hidroxilos y se forman los subgrupos 2 A y 2

B, en otras palabras, estos sulfuros actúan como ácidos frente a las bases hidroxilo o sulfuro.

Debido a que los hidroxilos no poseen el carácter sulfurante, al emplear éste como reactivo en la separación

de 2 A de 2 B solo disolverán a aquellas sulfuros más ácidos y en la solución se originan mezclas de oxisal

y oxosal

Ejemplo: As2S3 + 6 HO- As2S33- + As2O3

3- + 3 H2O

2ª A de CATIONES

El precipitado se disuelven haciendo uso al hecho de que los sulfuros metálicos pueden disolverse

por la disminución de la [S2-], de la concentración de [Men+] o de ambos a la vez. La disminución de la [S2-]

se consigue por la acción de los [H+] de los ácidos a que forman H2S, o de los oxidantes que dan Sº y/o

SO42-, se utiliza el HNO3 aprovechando esto pues crea un medio ácido y oxidante a la vez. Empleamos

estos efectos para separar a los sulfuros del grupo 2 A

Se sabe que la [S2-] está en razón inversa al cuadrado de [H+]:

[S2-] = K = [H2S] / [H+]2

De manera que la adición de [H+] disminuirá la [S2-], consiguiendo la disolución del sulfuro si su producto


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de solubilidad no es muy elevado (Ejemplo típico Sn y Sb con HCl del subgrupo 2B). Generalmente cuanto

más noble es el metal, más insoluble es el sulfuro en los ácidos y en éstos se necesita además la acción

oxidante, debido a que su Kps es pequeño (Cu, Pb); en aquellos casos en que los sulfuros son muy

insolubles como los de Hg, Au, Pt y Pd, se necesita además la acción conjunta de un complejante que actúe

sobre la [Men+]. Esto se logra con el agregado de HCl.

En la disolución nítrica se separa el Pb2+ por agregado de H2SO4 precipitándolo como PbSO4 insoluble; en

esta etapa debo asegurar la eliminación completa del ácido nítrico pues éste afecta la solubilidad del sulfato

de plomo. Nos aseguramos la ausencia del nítrico por el desprendimiento humos blancos (debidos al SO3

que me asegura la eliminación del NO), esto se realiza por calentamiento de la solución.

La separación de Bi, Cu y Cd se basa en que uno de estos iones el Bi no forma iones complejos con el NH3

; esto es debido a que al ser el NH3 un electrólito débil, se encuentran en solución las especies NH3, NH4+ y

HO- y en consecuencia puede actuar como hidróxido y/o complejante; y como el efecto complejante es más

importante que el efecto básico, éste actúa preferentemente sobre los iones Cu y Cd dando los complejos

amoniacales correspondientes (todo los cationes que forman complejos amoniacales se encuentran juntos

en el sistema periódico: Co, Ni, Cu, Cd, Zn, Ag, Pd y Rh). El Bi no forma complejo debido a que sus

orbitales internos se encuentran completos.

Cd2+ + 4 NH3 Cd(NH3)42+ Ki = 2,5.10-7 Kf = 4,0.106

Cu2+ + 4 NH3 Cu(NH3)42+ Ki = 5,0.10-10 Kf = 2,0.109

El complejo amoniacal del Cu2+ es azul, por lo tanto, una solución de este color indica presencia de Cu2+.

El agregado de CN- tiene por objeto evitar la interferencia del cobre durante la precipitación del Cd como

sulfuro. Se obtienen los complejos cianurados correspondientes.

Cd(NH3)42+ Cd2+ + 4 NH3 Ki = 2,5.10-7

Cd2+ + 4 CN- Cd(CN)42-

Kf = 7,0.1016 Ki = 1,4.10-17

Cd(NH3)42+ + 4 CN- Cd(CN)4

2- + 4 NH3 K1 = 1,7.1010

Cu(NH3)42+ Cu2+ + 4 NH3 Ki = 5,0.10-10

Cu2+ + CN- Cu+ + ½ (CN)2 Kr = 1.1010

Cu+ + 4 CN- Cu(CN)43-

Kf = 2.1027 Ki = 5,0.10-28


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Cu(NH3)42+ + 5 CN- ½ (CN)2+ 4 NH3 + Cu(CN)4

3- K2 = 5,0.1027

Además la reacción entre cobre y cianuro sufre una óxido reducción dando el ion Cu(I) y el gas ½

(CN)2 en medios ácidos y básicos moderados según la reacción:

Cu2+ + 2 CN- Cu(CN)2 ½ Cu2(CN)2 + ½ (CN)2

en medio de pH > 11 el producto de reacción es Cu(I) y CNO-, según la reacción:

2 Cu(NH3)42+ + 9 CN- + 2 HO- 2 Cu(CN)4

3- + H2O + 8 NH3 + CNO-

El desplazamiento del NH3 por el CN- es debido a la menor Ki de estos complejos. Por esta

diferencia de estabilidad de estos complejos, puede hacerse la separación con el uso [H2S], debido a que el

complejo Cd(CN)42- suministra una concentración de Cd2+ en solución, aún en exceso de CN-, que permite

la precipitación del CdS (amarillo) con el H2S.

Supongamos:

[Cu2+] = 1.10-2 [Cd2+] = 1.10-2 [S2-]f sol. = 1.10-2 y [CN-]en exc. = 2.10-2

Kps = [S2-] * [Cd2+] = 1,4.10-28

Kps = [S2-] * [Cu+]2 = 2.10-47

1.10-2 = [Cu+] + Cu(CN)43- 1.10-2 = [Cu+] (1 + [CN-]4 / Ki)

[Cu+] = 1.10-2 * Ki / (Ki + [CN-]4) [Cu+] = 1.10-2 * 5.10-28 / (5.10-28 + 16.10-8)

[Cu+] = 5.10-22 / 16 = 3.10-23

[Cu+]2 * [S =] = 1.10-2 * 9.10-46 = 9.10-48 o sea está en el borde y no precipita.

En cambio para el Cd:

1.10-2 = [Cd2+] + Cd(CN)42- 1.10-2 = [Cd2+] ( 1 + [CN-]4 / Ki )

[Cd2+] = 1.10-2 * Ki / (Ki + [CN-]4) [Cd2+] = 1.10-2 * 1,4.10-17 / (1,4.10-17 + 16.10-8)

[Cd2+] = 1,4.10-11 / 16 = 8,7.10-13


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[Cd2+] * [S2-] = 1.10-2 * 8,7.10-13 = 8,7.10-15 precipita en estas condiciones.

A la solución nítrica de los cationes de 2° A (Pb2+, Cd2+, Cu2+, Bi3+) se le

puede realizar una separación e identificación cromatografía radial sobre

papel con KI-cinconina, comparando los resultados con los obtenidos con

una solución patrón conteniendo la mezcla de Pb2+, Cu2+ y Bi3+ en las

proporciones 1:2:2.

2ª B de CATIONES

Acidulando la solución de las tiosales vuelve a reprecipitarse los sulfuros de estos cationes, y esto

es debido a su carácter anfótero. La separación se debe a la disminución de la [S=] por acción del HCl. El

motivo por el cual no se disuelve el As2S3 o As2S5 es debido al aumento de densidad de carga del arsénico

con respecto al Sn y Sb (disminución del radio) lo cual hace que tenga características más ácidas.

A posterior se hace la separación de Sn y Sb se debe a que el C2O4H2 forma un complejo más

estable con el Sn que con el Sb y en consecuencia no es desplazado el Sn por el H2S, cuando se quiere

precipitar el Sb.

4. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS

Materiales

4 Tubos de ensayo

1 Varilla de vidrio

1 Capsulo de porcelana

1 Gotero

1 Pipeta

1 Pinzas de madera

1 Vaso de precipitado de 250 ml

1 Gradilla


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1 Pizeta

1 Pera de goma

1 Alambre de Cobre

1 Clavo de hierro

Equipos

1 Centrifugadora

1 Hornilla eléctrica

Reactivos

Agua destilada (H2O dest.)

Amoniaco concentrado (NH3(c))

Ácido clorhídrico concentrado (HCl(c))

Ácido clorhídrico 3M (HCl 3M)

Sulfuro de hidrogeno (H2S) (No se uso)

Sulfato de sodio (Na2S) (Se uso de cuenta (H2S))

Nitrato de Amonio ( NH4NO3 0.5 M)

Hidróxido de Sodio concentrado (Na(OH) (c))

Hidróxido de Sodio 6 M (Na(OH) 6M)

Agua sulfhídrica

Ácido nítrico concentrado (HNO3(c))

Acido Sulfúrico concentrado (H2SO4 (c) )

Acetato de amonio 3M (NH4Ac 3M)

Cromato de potasio 1M (K2CrO4 1M)

Amoniaco concentrado (NH3(c))

Cianato de potasio

NaHSnO2

Agua oxigenada (H2O2)

Molibdato de amonio ((NH4)2MoO4) (s)


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5. PROCEDIMIENTO

MUESTRA: Contiene del 2do al 5to

grupo de cationes.

Colocamos la muestra en un tubo

de ensayo aforado a 3 ml.

La solución se hace alcalina con NH3(c),

neutralidad (tornasol) con HCl (c)

Se ajusta con HCl diluido, para

tener [H+] final a 0.3M

Centrifugamos

Agregamos Na2S (l) gota a gota

Precipitado :

S2- + Hg2+ HgS (Negro)

S2- + Cu2+ CuS (Pardo a Negro)

3 S2- + 2 As3+ As2S3 (Amarillo)

3 S2- + 2 Sb3+ Sb2S3 (Naranja rojizo)

3 S2- + 2 Bi3+ Bi2S3 (Pardo)

S2- + Pb2+ Cl2SPb (Rojo) PbS (Negro)

Solución 1:

3ra hasta la 5ta división de cationes

(color amarillo bajito)

ESQUEMA: PROCEDIMIENTO DE OBTENCION DE LOS CATIONES DE LA SEGUNDA DIVISION

Se Separa en:


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Ebullición

bajo

campana

Lavamos el precipitado con 5 gotas de

NH4NO3

Centrifugar

Precipitado: (Olor a pólvora).

Solución:

Se lo lleva a la solución 1

Disolver con 0.5 ml NaOH 6M,

agregar 2 ml de agua destilada y

calentar la solución en baño

maría (t=3min.)

Agitar y

centrifugar

Se agrega 3 gotas de

agua sulfhídrica

Solución: (2B)

Hg2+

Sn2+ y Sn4+

Se4+

As3+ y As5+

Sb3+ y Sb5+

Precipitado: (2A)

Cd2+ (CdS)

Cu2+ (CuS)

Pb2+ (PbS)

Hg2+ (HgS)

Bi3+ (Bi2S3)

Se Separa en:


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Precipitado: 2o “A” Cationes

HgS, PbS, Bi2S3, CuS, CdS

Agregar

1 ml

HNO3(c)

Calentar en baño maría

agitando durante 3 min.

Centrifugar

Precipitado:

HgS (Negro)

Hg2S(NO3)2Hg (Blanco)

So

Solución: Pb2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+

2 NO3- + 8 H+ + Bi2S3 2 Bi3+ + NO + 4 H2O + 3 So

2 NO3- + 8 H+ + 3 CuS 3 Cu2+ + 2 NO + 4 H2O + 3 So

2 NO3- + 8 H+ + 3 CdS 3 Cd2+ + 2 NO + 4 H2O + 3 So

2 NO3- + 8 H+ + 3 PbS 3 Pb2+ + 2 NO + 4 H2O + 3 So

Agregar 3 gotas

de

HSO4 (c)

Llevar a baño maría y hervir bajo

campana hasta humos blancos

Enfriar

bajo

campana

Agregar 0.5 ml de H2O destilada. Agitar

(1min.) en baño maría

1


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Agregar

Identificar Pb con (3 gotas) K2CrO4 1M

Identificar Bi con SnO22-

Solución: Cd2+, Cu2+, Bi3+ Precipitado: PbSO4

Pb2+ + SO42- PbSO4 (Blanco)

3 gotas de NH4Ac 3M

Agregar

Solución:

PbSO4 + 4 NH4AcO Pb(AcO)42- + SO2- + 4 NH4

+

Precipitado:

Pb(AcO)42 + CrO4

2- Pb CrO4 (Amarillo)

Añadir

NH3(c) hasta neutralizar

0.3 ml de NH3(c)

(exceso)

Centrifugar

Precipitado: Bi(OH)3 Solución: Cu(NH3)42+ , Cd(NH3)4

2+

Blanco de una sal

básica de Bi

composición variable

Agregamos NaHSnO2

Precipitado:

2 Bi3+ + 3 SnO22- + 6HO- 2Bio (negro) + 3 SnO3

2- + 3H2O

A

Separar


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Agregar KCN

CN- (Exceso)

Identificar Cd con Na2S

A

Solución:

Cu2+ + 2 NH3 Sal básica + 2 NH3 Cu (NH3)42+ (Azul)

Cd2+ + 2 NH3 Cd(OH)2 (Blanco) + 2 NH3 Cd(NH3)42+ (Incoloro)

CN-

Precipitado:

Cu(NH3)42+ + 4 CN- Cu (CN)2 (Amarillo)

Cd(NH3)42+ + 2 CN- Cd (CN)2 (Blanco)

Solución:

Cu (CN)2 ½ Cu2(CN)2 + ½ CN- Cu(CN)43-

Cd (CN)2 + 2CN- Cd (CN)42-

Precipitado:

Cd (CN)42- + Na2S CdS (Amarillo) + 2CN- + 2 NaCN


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Lavar con 3 gotas de H2O.

Desechar el líquido del

lavado

Disolver con 4 gotas de

agua regia (3 de HCl (c) y

1 de HNO3(c) )

Calentar en baño maría.

Llevar a sequedad

Agregar 3 gotas agua y

centrifugar

Precipitado:

Hg2+

Solución

(Desechar la

solución)

Identificar Hg

con Cuo

(alambre de Cu)

Reacción: Oxido-Reducción

Hg2+ + Cuo Hgo (Negro) + Cu2+ (Celeste)

1


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Neutralizar con HCl 6 M hasta acidez (pH<5)

HgCl2 Reconocer Sn

Solución: 2o “B” Cationes

Solución básica (NaOH) de los sulfuros (exceso de HO- y S2-) formando tiosales

As2S33- + As2O3

3-, Sb2S33- + Sb2O3

3-, Sn2S32- + Sn2O3

2-, HgS22-

Saturar la solución con Na2S (l), se calienta en baño maría.

Centrifugar

Solución:

Se descarta

Precipitado:

As2S33- + As2O3

3- + H+ As2S3 (Amarillo)

Sb2S33- + Sb2O3

3- + H+ Sb2S3 (Rojo anaranjado)

Sn2S32- + Sn2O3

2- + H+ Sn2S3 (Parduzco)

Agregar 1 ml de HCl (c) , agitar con una varilla

Centrifugar

Solución (S):

Sb3+ (Complejos coloreados)

Sn2+ /4+ (Complejos coloreados)

Precipitado

2

Agregar un Clavo de Feo

Primero reacciona el Sn y luego el Sb

Solución:

Feo + SnCl62- Sn2+ + Fe2+ + Cl-

Precipitado:

Sn2+ + HgCl2 Hg2Cl2 (Blanco) + Sn4+

Sn2+ + HgCl2 Hgo (Negro) + Sn4+

Precipitado:

Feo + SbCl63- Sbo (Negro) + Fe2+ +Cl-

w

w

G


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a

NO Diluir y pasar Na2S Identificar Sb

SI

Oxidar

Diluir y agregar ácido oxálico

Identificar Sb

Agregar Rodamina B

Na2S

G

Presencia

de Sn

Precipitado:

Cl6Sb3- + Na2S Cl- + Na+ + Sb2S3

(Rojo naranja)

Solución:

Sb5+

Solución:

Compuesto violeta

Solución:

Se forman los complejos

Me-Oxalatos

Precipitado:

Sb2S3 (Rojo naranja)


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Precipitado:

So (Amarillo)

As2S3 (Amarillo)

Sb2S3 (Rojo anaranjado)

SnS2 (Amarillo parduzco)

2

Lavar con 0.5 ml de HCl 6M, agitar

con una varilla

Centrifugar

Precipitado (amarillo)

Solución:

Llevar a la solución (S)

Agregar 1 ml de NH3 (c) y 5

gotas de H2O2 30 vol.

Agitar y

Centrifugar

Precipitado:

So

Solución:

AsS33- + AsO3

3- (Blanco lechoso)

Identificar As con (NH4)MoO4-

As (Precipitado blanco)


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6. OBSERVACIONES

En una primera instancia la muestra principal que contiene del 2º al 5º grupo de cationes, fue

neutralizada mediante la inclusión de NH3 y HCl(c), esta neutralidad fue verificada a través del

papel tornasol. También cabe mencionar que después de agregar HCl(diluido), se tuvo que cambiar

el reactivo en la siguiente inclusión esto debido a la falta de H2S (g), el mismo fue sustituido por

Na2S (l) en toda la experiencia, al agregar la 1º gota de Na2S se formo un precipitado café

inmiscible, en la 2º gota este precipitado se torno café oscuro y después de 15 gotas mas la solución

se torno café claro.

Esta solución paso a la centrifugación (3 min.); del cual se obtuvo:

Precipitado I.-Los colores que se observaron fueron diversos

entre ellos tenemos a: HgS (Negro), CuS (Pardo a Negro), As2S3

(Amarillo), Sb2S3 (Naranja rojizo), Bi2S3 (Pardo), PbS

(Negro). Que en general se observo un color variado con una

tonalidad café.

Solución I.- Se logro observar

un color amarillo bajo, este

contenía del 3º al 5º división de

cationes. Se descarto la solución.

Después de la ebullición que se realizo bajo campana, lavado (con NH4NO3) y posterior

centrifugado del precipitado se observó:

Precipitado.- Este desprendió un olor muy parecido al de la pólvora.

Luego de la disolución del precipitado con NaOH (6M) y agua, la solución

desprendió un olor desagradable y se torno de color amarillo bajo, observándose

la formación de partículas; llevándose esta solución a baño maría por 3 minutos,

al culminar este tiempo se noto la formación de un precipitado inmersa en una

solución de color amarillo bajo, a esta solución se agrego 3 gotas de H2O

sulfhídrica, esta ultima aclaro la solución, la cual fue seguidamente centrifugada.

Solución.- Fue

agregado a la

solución 1.

Después de la centrifugación del precipitado en la solución se obtuvo:

Precipitado 2A.- Solución de color amarillo

oscuro que contiene los siguientes

precipitados, Cd2+ (CdS) , Cu2+ (CuS) , Pb2+

(PbS) , Hg2+ (HgS) , Bi3+ (Bi2S3)

Solución 2B.- Solución transparente. Contiene

a los inoes: Hg2+ , Sn2+ y Sn4+ , As3+ y As5+ , Sb3+ y

Sb5+

Precipitado 2A.- Luego de agregar 1 ml de HNO3(c) la solución se observo una mezcla de colores

verde oscuro y verde lechoso, esta solución desprendió vapores amarillos antes y durante la


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exposición a baño maría, después de llevar la solución a baño maría la solución se torno verde bajo,

observándose también que las paredes del tubo que contenían a la solución se tornaron de color

naranja.

Esta solución fue enfriada bajo campana y posteriormente centrifugada:

Precipitado II: De color blanco

oscuro que está en poca

cantidad en el tubo de ensayo

que contiene: HgS (Negro),

Hg2S(NO3)2Hg (Blanco)

Solución II: Color celeste que contiene a los cationes: Bi3+, Cu2+,

Cd2+, Pb2+.

Solución II.- Después de agregar acido sulfúrico concentrado y hervir bajo campana se observo

que a solución se torno celeste desprendiendo humos blancos que son NO2 (vapores tóxicos).

Luego de enfriar bajo campana y agregar 0.5 ml de H2O destilada (agitando el tubo de ensayo) en

baño maría, y seguidamente se centrifugo.

Precipitado: Se observo un precipitado

blanco (PbSO4) y luego al agregar 3 gotas de

NH4Ac 3M se observo que el precipitado

cambio de color, la solución que contiene el

precipitado es de color amarillo (Pb CrO4).

Solución: Cd2+, Cu2+, Bi3+

Se agrego NH3(c) hasta neutralizar la solución se

torno celeste luego se agrego NH3(c) (exceso) y se

procedió a centrifugar:

Después de la centrifugación de la solución Cd2+, Cu2+, Bi3+ se observo:

Precipitado: Color blanco (una sal básica del

Bi de composición variable) donde existe

Bi(OH)3 identificamos el Bi agregando KI,

logrando que la solución se torne de color azul

oscuro.

Solución: Color blanco, para la identificación del

cadmio se agrego KCN observándose un

precipitado amarillo (Cu (CN)2) claro con tonos

de color blanco (Cd (CN)2).

Y finalmente se agrego Na2S para identificar Cd

y se obtuvo una solución de color amarillo (CdS).

Precipitado II:

Se Lavo con 3 gotas de H2O. Desechamos el líquido del lavado luego se disolvió con 4 gotas de

agua regia, posteriormente se llevo al baño maría (debajo de la campana) y se lo llevo a calentar

donde no se pudo llevar a sequedad en su totalidad, luego se agrego 3 gotas de agua destilada y

se lo llevo a centrifugar; donde se formo un precipitado que contenía al mercurio y una solución

(la solución fue descartado. Donde posteriormente se identifico la presencia de Hg 2+ con un

alambre de cobre, donde se observa que el alambre de cobre cambio a un color celeste bajito.


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Solución: 2 “B”

Se llevo la solución a medio básico a través de la inclusión del NaOH (Solución básica de

hidróxido de sodio de los sulfuros con exceso de HO- y S2-) así formando los tiosales, luego se

agrego HCl 6M para neutralizar la solución, Na2S y se observo que la solución se torno

amarillo formándose un precipitado de color blanco lechoso, desprendiendo un olor muy

desagradable, el mismo fue llevado a baño maría, posteriormente fue centrifugado.

Precipitado: Color Amarillo parduzco con poca tonalidad de color

naranjado dicho precipitado contiene a los iones: As2S3 (Amarillo),

Sb2S3 (Rojo anaranjado), Sn2S3 (Parduzco)

Solución: Fue

descartado

Se agrego 1 ml de HCl (c) y se lo agito con una varilla de vidrio al precipitado y se paso a

centrifugar.

Precipitado Q: Tiene un color amarrillo que

contiene a los iones: So (Amarillo), As2S3

(Amarillo), Sb2S3 (Rojo anaranjado) y SnS2

(Amarillo parduzco)

Solución S: incoloro

Sb3+ (Complejos coloreados)

Sn2+/ 4+ (Complejos coloreados)

Al precipitado Q se agrego HCL 6M y se paso a centrifugar nuevamente y se tiene:

Precipitado P.- Amarillo Solución.- De color cristalino, se añadió a la

solución S.

Al precipitado P se agrego 1ml de NH3 y 5 gotas de agua oxigenada (H2O2) formándose una

solución blanco lechoso, este paso a centrifugación.

Precipitado: Fue descartado el precipitado

que contenía So

Solución: Se identifico la presencia de As con

(NH4)2MoO4-, para esto se agrego unos

cristales en pequeña cantidad de (NH4)2MoO4-

(s), a la solución y se observa que se forma un

precipitado blanco (As).

Solución S: se dividió en tres partes: Se identifico la presencia de Sb con Feº introduciendo un clavo en un tubo con la

tercera parte de la solución se observa que el hierro cambia cambio de color se

oscureció.

Se agrego cristales de acido oxálico y se saturo con Na2S observándose la formación de un precipitado amarillo confirmando la presencia de Sb.


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7. CONCLUSION

Se pudo determinar e identificar los cationes de la segunda grupo teniendo como resultados los

siguientes los siguientes reactivos de identificación con sus respectivas reacciones de y colores

característicos:

K2CrO4: Pb(AcO)42 + CrO4

2- Pb CrO4 (pp amarillo)

NaHSnO2: 2 Bi3+ + 3 SnO22- + 6HO- 2Bio (pp negro) + 3 SnO3

2- + 3H2O

Na2S: Cd (CN)42- + H2S CdS (pp amarillo) + 2CN- + 2 HCN

Cuo (Alambre de cobre): Hg2+ + Cuo Hgo (pp negro) + Cu2+ (pp celeste)

HgCl2: Sn2+ + HgCl2 Hg2Cl2 (pp blanco) + Sn4+

Sn2+ + HgCl2 Hgo (pp negro) + Sn4+

Feo (Clavo de hierro): Feo + SbCl63- Sbo (pp negro) + Fe2+ +Cl-

Na2S: Cl6Sb3- + H2S Cl- + H+ + Sb2S3 (pp rojo naranja)

(NH4)MoO4-: As (pp blanco)

Donde se verifico que el reactive del grupo es Na2S pero no se observaron con mucha intensidad los

colores ya que se uso Na2S de cuenta de H2S.


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8. CUESTIONARIO

1. Mencione para cada elemento de la segunda división, un reactivo que sea adecuado

para identificar trazas y uno que convenga cuando ese elemento esté presente en altas

concentraciones.

Para identificar trazas en los elementos de la segunda división se utilizar reactivos

selectivos como ser la dimetilglioxima

2. Por que se agregan 3 gotas de agua sulfhídrica al separar los grupos 2A y 2B?

Supongamos que tenemos todos los cationes de 2° división y los precipitamos

totalmente, el aumento de acidez (es decir el aumento de la concentración de protones) será N

veces la suma de todas las concentraciones carga de todos los cationes.

Por ejemplo para el bismuto tenemos :

2 Bi3+ + 3 H2S Bi2S3 + 6 H+

La concentración de [H+] será 40 veces 10-2 es decir que el aumento es de aproximadamente 0,4

M. La [H+] final estará incrementada en aproximadamente 0,4 M. En consecuencia, para

precipitar 2º grupo de cationes se necesita una concentración de [H+] = 0,3 M.

Por ende como el kps del bismuto es muy bajo (Bi2S3 Kps de = 10-33), el bismuto se

pierde y se disuelve y se pierde, sin embargo al agregar agua sulfhídrica evita q el

bismuto se disuelva y se pierda.

3. Por que se agrega KCN antes de investigar la presencia de Cd2+ ?

El agregado de KCN (CN-) tiene por objeto evitar la interferencia del cobre durante la

precipitación del Cd como sulfuro. Se obtienen los complejos cianurados correspondientes.


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Cd(NH3)42+ Cd2+ + 4 NH3

Cd2+ + 4 CN- Cd(CN)42-

Cd(NH3)42+ + 4 CN- Cd(CN)4

2- + 4NH3

Cu(NH3)42+ Cu2+ + 4 NH3

Cu2+ + CN- Cu+ + ½ (CN)2

Cu+ + 4 CN- Cu(CN)43-

Cu(NH3)42+ + 5 CN- ½ (CN)2+ 4 NH3 + Cu(CN)4

3-

Además la reacción entre cobre y cianuro sufre una óxido reducción dando el ion Cu+ y el

gas ½ (CN)2 en medios ácidos y básicos moderados según la reacción:

Cu2+ + 2 CN- Cu(CN)2 ½ Cu2(CN)2 + ½ (CN)2

en medio de pH > 11 el producto de reacción es Cu+ y CNO-, según la reacción:

2 Cu(NH3)42+ + 9 CN- + 2 HO- 2 Cu(CN)4

3- + H2O + 8 NH3 + CNO-

4. Porque es posible investigar Sb en presencia de Sn con H2S en medio acido, si se

agrega acido oxálico?

La separación de Sn y Sb se debe a que el C2O4H2 forma un complejo más estable con el Sn

que con el Sb y en consecuencia no es desplazado el Sn por el H2S, cuando se quiere

precipitar el Sb.

5. Escriba las ecuaciones balanceadas correspondientes a todas las reacciones efectuadas

Precipitado: Na2S (l) + Cationes

S2- + Hg2+ HgS (Negro)

S2- + Cu2+ CuS (Pardo a Negro)

3 S2- + 2 As3+ As2S3 (Amarillo)

3 S2- + 2 Sb3+ Sb2S3 (Naranja rojizo)

3 S2- + 2 Bi3+ Bi2S3 (Pardo)

S2- + Pb2+ Cl2SPb (Rojo) PbS (Negro)


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º

Solución: HNO3(c) + cationes (Pb2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+)

2 NO3- + 8 H+ + Bi2S3 2 Bi3+ + NO + +4 H2O + 3 So

2 NO3- + 8 H+ + 3 CuS 3 Cu2+ + 2 NO + +4 H2O + 3 So

2 NO3- + 8 H+ + 3 CdS 3 Cd2+ + 2 NO + +4 H2O + 3 So

2 NO3- + 8 H+ + 3 PbS 3 Pb2+ + 2 NO + +4 H2O + 3 So

Precipitado: HSO4 (c) + H2O+ PbSO4

Pb2+ + SO42- PbSO4 (Blanco)

Precipitado: NaHSnO2 + Bi3+

2 Bi3+ + 3 SnO22- + 6HO- 2Bio (negro) + 3 SnO3

2- + 3H2O

Solución:

PbSO4 + 4 NH4AcO Pb(AcO)42- + SO2- + 4 NH4

+

Solución:

Cu2+ + 2 NH3 Sal básica + 2 NH3 Cu (NH3)42+ (Azul)

Cd2+ + 2 NH3 Cd(OH)2 (Blanco) + 2 NH3 Cd(NH3)42+ (Incoloro)

Precipitado:

Cu(NH3)42+ + 4 CN- Cu (CN)2 (Amarillo)

Cd(NH3)42+ + 2 CN- Cd (CN)2 (Blanco)

Solución: CN- (Exceso)

Cu (CN)2 ½ Cu2(CN)2 + ½ CN- Cu(CN)43-

Cd (CN)2 + 2CN- Cd (CN)42-

Precipitado: 2o “A” Cationes

HgS, PbS, Bi2S3, CuS, CdS


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Precipitado:

Cd (CN)42- + H2S CdS (Amarillo) + 2CN- + 2 HCN

Reacción: Oxido-Reducción

Hg2+ + Cuo Hgo (Negro) + Cu2+ (Celeste)

Solución: 2o “B” Cationes

Solución básica (NaOH) de los sulfuros (exceso de HO- y S2-) formando tiosales

As2S33- + As2O3

3-, Sb2S33- + Sb2O3

3-, Sn2S32- + Sn2O3

2-, HgS22-

Precipitado: Na2S (l) + Cationes (As2S33- + As2O3

3-, Sb2S33- + Sb2O3

3-, Sn2S32- + Sn2O3

2-, HgS22-)

As2S33- + As2O3

3- + H+ As2S3 (Amarillo)

Sb2S33- + Sb2O3

3 + H+ Sb2S3 (Rojo anaranjado)

Sn2S32- + Sn2O3

2- + H+ Sn2S3 (Parduzco)

Solución:

Feo + SnCl62- Sn2+ + Fe2+ +Cl-

Precipitado:

Sn2+ + HgCl2 Hg2Cl2 (Blanco) + Sn4+

Sn2+ + HgCl2 Hgo (Negro) + Sn4+

Precipitado:

Feo + SbCl63- Sbo (Negro) + Fe2+ +Cl-

Precipitado:

Cl6Sb3- + Na2S Cl- + Na+ + Sb2S3 (Rojo naranja)

2 Div. Cationes

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Transcript of 2 Div. Cationes