LAB

Anlisis Qumico ME-212

FIGMM

LAB. 03 ANLISIS DEL GRUPO II DE CATIONESOBJETIVOEl objeto de esta prctica es observar e identificar las reacciones caractersticas de algunos de los cationes pertenecientes al grupo II, para su posterior separacin e identificacin. Los cationes de este grupo tienen la particularidad de que forman sulfuros insolubles en cidos diluidos.

FUNDAMENTO TERICO

Los cationes del segundo grupo se dividen tradicionalmente en dos subgrupos: el subgrupo II A (del cobre) y el subgrupo II B (del arsnico).

La base de esta divisin es la solubilidad de los precipitados de sulfuros en polisulfuros de amonio. Mientras que los sulfuros del subgrupo del cobre son insolubles en este reactivo, los sulfuros del subgrupo del arsnico se disuelven por la formacin de Tiosales.

El subgrupo del cobre est conformado por: Hg2+, Pb2+, Bi3+, Cu2+, y Cd2+.

Aunque la mayor parte de los iones Pb2+ son precipitados con cido clorhdrico diluido junto con los otros iones del grupo I, este precipitado es bastante incompleto debido a la solubilidad relativamente alta del PbCl2.

Por lo tanto, en el curso del anlisis todava habr presente iones plomo cuando se trate de precipitar el segundo grupo de cationes.

Los cloruros, nitratos y sulfatos de los cationes del subgrupo del cobre son bastante solubles en agua. Los sulfuros, hidrxidos y carbonatos son insolubles. Algunos de los cationes del de este subgrupo tienden a formar complejos.

El subgrupo del arsnico consiste en los iones de As3+, Sb3+, Sn2+ y Sn4+.

Estos iones tienen carcter anftero: sus xidos forman sales con ambos, cidos y bases. Entonces el As2O3 se puede disolver en HCl(6M) formando cationes de As3+.

La disolucin de sulfuros en polisulfuro de amonio puede ser considerada como la formacin de Tiosales a partir de Tiocidos Anhidros. Entonces la disolucin de As2S3 en sulfuro de amonio conduce a la formacin de iones de amonio y tioarsenito.

Todos los sulfuros de subgrupo de arsnico se disuelven en sulfuro de amonio (incoloro) excepto el SnS; para disolverlo se necesita de polisulfuro de amonio.

EQUIPO Y MATERIALES 8 Tubos de ensayo

Gradilla

Piseta con agua destilada

Baqueta Embudo de vidrio

Papel de filtro

Papel de tornasol

Reactivos (NH4OH, Na2S, HCl, (NH4)2Sx, HNO3, HNO3, H2SO4, KCN)PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Corregir la acidez de la solucin inicial, si es necesario, que contiene todos los cationes del Grupo II (agregue gota a gota NH4OH 15 N hasta neutralizar la solucin.

Luego aada HCl 6N en relacin a 1 gota/ml de solucin, use papel tornasol como indicador)

2. Aada gota a gota Na2S hasta completar la precipitacin.

Filtre y deseche la solucin pasante. El precipitado obtenido est formado por los sulfuros de los cationes del sub-grupo IIA (HgS, PbS, Bi2S3, CuS, CdS) y por los del sub-grupo IIB (As2S3, Sb2S3, SnS, SnS2).

3. Transfiera el precipitado obtenido a un vaso con ayuda de unos ml. de solucin amarilla de polisulfuro de amonio (NH4)2Sx (hacer esta operacin en la zona de extraccin de gases o en un lugar ventilado).

Posteriormente lleve el contenido del vaso a un tubo.

Someta este tubo a bao Maria por unos segundos (con agitacin permanente).

Filtrar.

Se obtienen dos productos: Precipitado y solucin.

El residuo o precipitado puede contener: HgS, PbS, Bi2S3, CuS, S

Y la solucin puede contener las tiosales: (NH4)3AsS4, (NH4)3SbS4, (NH4)2SnS3

Se trabajar primero con el precipitado:

a. El precipitado se traspasa a un vaso con ayuda de unos ml. de HNO3 6N.

Calentar ligeramente (hasta observar un cambio) enfriar.

Filtrar.

El residuo obtenido esta compuesto de HgS y S

La solucin filtrada puede contener: Pb(NO3)2, Bi(NO3)3, Cu(NO3)2, Cd(NO3)2, esta solucin debe ser recibida en un vaso.

Agregar unas gotas de H2SO4 9N

Calentar la solucin hasta observar, el desprendimiento de abundantes humos blancos, (realizar esta operacin en zona de extraccin de gases, no usar mechero).

Enfriar.

Diluir ligeramente la solucin.

Filtrar.

El residuo obtenido corresponde a PbSO4.

La solucin filtrada contiene Bi2(SO4)3, CuSO4, CdSO4.

Alcalinizar la solucin con NH4OH 15N y observar la formacin de un precipitado.

Filtrar.

El precipitado corresponde a Bi(OH)3.

La solucin filtrada debe presentar una tonalidad azul por la presencia del catin Cu (Nota 1) que se encuentra como Cu(NO3)4SO4.

Aadir gotas de KCN hasta decolorar la solucin.

La solucin final ser tratada con gotas de Na2S hasta observar la formacin de un precipitado que corresponde a CdS.

b. La solucin que contiene las tiosales es diluida ligeramente.

Luego es acidificada con gotas de HCl 6N.

Calentar ligeramente.

Filtrar y desechar la solucin pasante.

El precipitado obtenido puede contener: AsS3, SbS3, SnS2 y S.

Traspasar el precipitado con ayuda de unos ml. De HCl 6N a un vaso.

Calentar ligeramente.

Filtrar.

El precipitado resultante contiene As2S5.

La solucin puede contener SbCl3 y SbCl4, se diluye la solucin hasta que la concentracin de HCl contenido se aproxime a 2.4N. (Nota 2).

Calentar la solucin.

Luego aadir gotas de Na2S hasta observar la formacin de un precipitado.

Filtre en caliente.

El precipitado obtenido es: SbS5.

La solucin final debe ser diluida nuevamente hasta que la concentracin de HCl se aproxime a 1.2N.

Aadir gotas de Na2S, observe la formacin de un precipitado que corresponde a SnS2.

CUESTIONARIO

1. Haga un diagrama esquemtico indicando la separacin e identificacin de cada catin.

2. Escriba las ecuaciones qumicas, de las reacciones efectuadas.

Subgrupo del Cobre

Hg2+ + 2Cl-(HgCl2 Pb2+ + 2Cl-(PbCl2 Bi3++3Cl-(BiCl3 Cu2+ +2Cl-(CuCl2 Cd2++2Cl-(CdCl2 HgCl2(ac)+Na2S(ac)(HgS

+2NaCl(ac)PbCl2(ac)+Na2S(ac)(PbS

+2NaCl(ac)2BiCl3(ac)+3Na2S(ac)(Bi2S3

+6NaCl(ac)CuCl2(ac)+Na2S(ac)(CuS

+2NaCl(ac)CdCl2(ac)+Na2S(ac)(CdS

+2NaCl(ac)3PbS +8HNO3 (ac) ( 3Pb(NO3)2(ac) + 3S(S) + 2NO(g) + 4H2O(l)

Bi2S3 +8HNO3 (ac) ( 2Bi(NO3)3(ac) + 3S(S) + 2NO(g) + 4H2O(l)3CuS +8HNO3 (ac) ( 3Cu(NO3)2(ac) + 3S(S) + 2NO(g) + 4H2O(l)3CdS +8HNO3 (ac) ( 3Cd(NO3)2(ac) + 3S(S) + 2NO(g) + 4H2O(l)

Pb(NO3)2(ac)+H2SO4(ac)(PbSO4 +2HNO3(ac)2Bi(NO3)3(ac)+3H2SO4(ac)(Bi2(SO4)3(ac)+6HNO3(ac)Cu(NO3)2(ac)+H2SO4(ac)(CuSO4(ac)+2HNO3(ac)Cd(NO3)2(ac)+H2SO4(ac)(CdSO4(ac)+2HNO3(ac)Bi2(SO4)3 (ac)+6NH4OH (ac)(2Bi(OH)3 +3(NH4)2SO4(ac)

CuSO4 (ac)

+4NH4OH (ac)(Cu(NH3)4SO4 (ac) +4H2O(l)

CdSO4 (ac)

+4NH4OH (ac)(Cd(NH3)4SO4 (ac) +4H2O(l)

Cu(NH3)4SO4 (ac) + KCN(ac) ( K3Cu(CN)4 + (NH3)2SO4(ac) + CN

Cd(NH3)4SO4 (ac)+KCN(ac)( K2Cd(CN)4 + (NH3)2SO4(ac)K2Cd(CN)4+ Na2S

( CdS + K2Na2(CN)4Subgrupo del Arsnico

As3++3Cl-

(AsCl3 (ac) Sb5++5Cl-

(SbCl5 (ac)

Sn2++2Cl-

(SbCl5 (ac)

2AsCl3(ac) + 3Na2S(ac) ( As2S3(ac) + 6NaCl(ac)

2SbCl5(ac) + 5Na2S(ac) ( Sb2S5(ac) + 10NaCl(ac)SnCl2(ac) + Na2S(ac) ( SnS(ac) + 2NaCl(ac)

SnCl4(ac) + 2Na2S(ac) ( SnS2(ac) + 4NaCl(ac)As2S3(ac) + (NH4)2Sx(ac) ( 2(NH4)3AsS4(ac)Sb2S5(ac) + (NH4)2Sx(ac) ( 2(NH4)3SbS4(ac)

SnS(ac) + (NH4)2Sx(ac) ( (NH4)2SnS3(ac)

SnS2(ac) + (NH4)2Sx(ac) ( (NH4)2SnS3(ac)

Reaccin con HCl 6 N

2(NH4)3AsS4 (ac) + 6HCl (ac) ( 3H2S (ac) + As2S5 + 6NH4Cl(ac)

2(NH4)3SbS4 (ac) + 6HCl (ac) ( 3H2S (ac) + Sb2S3 + 6NH4Cl(ac)(NH4)2SnS3 (ac) + 2HCl (ac) ( H2S (ac) + SnS2 + 2NH4Cl(ac)

Reaccin con HCl 12N

Sb2S3 +6HCl (ac)(2SbCl3(ac)+3H2S

SnS2 +4HCl (ac)(SnCl4(ac)+2H2S

3. Los cidos comerciales: H2SO4 (ac) y HCl (ac) sulfrico y clorhdrico son 18M y 12M respectivamente. Indique como preparara H2SO4 (ac) 9N y HCl (ac) 1.2 N Qu precaucin se debera tener en la preparacin de esas soluciones?

Para obtener H2SO4 9N a partir de H2SO4 18M

Sabemos:9N = 4.5M(por que = 2)

M = n / V

La molaridad inicial es 4 veces la molaridad final por lo tanto debemos agregar agua hasta obtener un volumen igual a 4 veces el volumen inicial

( Debemos agregar agua, 3 veces el volumen inicial.Para obtener HCl 1.2N a partir de HCl 12M

Sabemos:1.2N = 1.2M(por que = 12)

M = n / V

La molaridad inicial es 10 veces la molaridad final por lo tanto debemos agregar agua hasta obtener un volumen igual a 10 veces el volumen inicial

( Debemos agregar agua, 9 veces el volumen inicial.4. Durante la marcha qumica, que cationes se pueden identificar simultneamente. Escriba las formulas respectivas.

5. En la acidificacin de las tiosales, se percibe un olor caracterstico Qu sustancia la produce? Y Qu caracterstica tiene?6. La solubilidad del AgNO2 nitrito de plata a 222mg/dl. Calcule el Kps de esa sal, en funcin de los coeficientes de actividad de los iones.

AgNO2 Ag+ +NO2 - S

S

S

Kps = S(S) = S2 = 2,22g/L

( S = 1.4899 g/L Kps(a) = Kpsf x Kps = (fAg+) (f NO2-)Kps

Hallamos la concentracin molar:

(AgNO2( = 1.4899g/L x 1mol/153.88gr = 0.00968mol/LEntonces:

U = ((0.0144) x 12 + 12 x (0.0144)) = 0.01936fAg+ = 0.852

f NO2- = 0.852( Kps (a) = 7.02675 x10-3 7. Con los clculos debidos, indique si se forma precipitado, o no, cuando se mezclan volmenes iguales de las soluciones de HCl (ac) y Pb(NO3)2 (ac), ambas soluciones son 0.09N. El precipitado podra ser el PbCl2, cloruro de plomo.

Kps = 1.6x10-5 (Cte. de producto de solubilidad del PbCl2)

Concentraciones:Pb(NO3)20.0225M

HCl

0.045M

De la reaccin:

PbCl2 Pb+2 + 2Cl-

0.0225M

0.045M

i)Pb(NO3)2 Pb+2 +2(NO3)-

0.0225

0.0225M

0.045M

ii)HCl

H+ +Cl-

0.045

0.045M

0.045M

Kps(Q) = ( a Pb )( a Cl )

Donde:

a = f x C

Log f = -0.5 x Z2 (u

u = 0.5 x C x Z2 (Z = valencia)

Reemplazando datos:

CPb = 0.0225MCCl = 0.045M

u = 0.0675Log f Pb = 0.3022Log f Cl = 0.7414Kps = 0.0225 x 0.3022 x 0.0.45 x 0.7414Kps = 2.268 x 10-4