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ANALISIS SISTEMATICO DE LA PRIMERA DIVISION DE CATIONES
1. Introducción
La experiencia ha demostrado que ciertos reactivos precipitan grupos grandes de
cationes y los componentes de cada grupo se pueden ir separando mediante el
uso de otros reactivos, hasta que se logra aislar cada uno de los cationes,
confirmándose su identidad con reacciones especificas y en ausencia de otros
cationes que interfieran.
Según la marcha de Bunsen, se puede separar los cationes en 5 grupos: El
primero comprende los cationes cuyos cloruros son insolubles en agua
acidulada; el segundo incluye en sí cationes cuyos sulfuros se pueden precipitar
con H2S en una solución 0.3N de HCl; el tercero engloba los iones metálicos
cuyos sulfuros no precipitan con H2S en una solución 0.3N de HCl, pero cuyos
hidróxidos o sulfuros pueden precipitar con H2S, a partir de las soluciones
alcalinizadas con hidróxido de amonio en presencia de cloruro de amonio; El
cuarto abarca los cationes cuyos sulfuros e hidróxidos no se precipitan por los
reactivos de los grupos II y III, pero cuyos carbonatos se pueden precipitar con
carbonato de amonio en presencia de cloruro de amonio y finalmente el quinto
consta de los cationes restantes.
2. Objetivos
2.1 Objetivo General
Identificar los cationes pertenecientes al grupo 1 a través del análisis
cualitativo de los mismos.
2.2 Objetivos Específicos
Analizar las características cualitativas presentes en la identificación
de los cationes del grupo 1.
Determinar las reacciones obtenidas en la identificación de Ag+,
Hg2+, Pb2+.
Verificar los colores de los iones formados.
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3. Fundamento teórico
La marcha analítica es un proceso técnico y sistemático de identificación de
iones inorgánicos en una disolución mediante la formación de complejos o sales
de color único y característico.
Una secuencia de reactivos es más o menos selectiva si se produce con más o
menos problemas. Un reactivo es específico (más selectivo) cuando reacciona
con muy pocos cationes y aniones. Se van a llamar reactivos generales (menos
específicos) cuando reaccionan con muchos cationes y aniones.
Se puede cambiar la selectividad de un reactivo por tres diferentes métodos:
1) Por variación del pH: Ej. el H2S es un reactivo general que a pH neutro
o básico origina precipitados con casi todos los cationes del Sistema
Periódico; sin embargo, a pH ácido se produce un efecto ion común,
disminuye la concentración del anión S2- y sólo precipitan a pH ácido los
sulfuros más insolubles, que son los sulfuros de los denominados Grupos
I y II de la marcha analítica.
2) Por cambio del estado de oxidación: Ej. el catión Ni2+ origina un
compuesto coloreado de color rosado con dimetilglioxima, pero si
tenemos en el medio Fe2+ con dimetilglioxima genera un color rosado
rojizo; sin embargo, si añadimos H2O2 el Fe2+ pasa a Fe3+, el cual no
reacciona con la dimetilglioxima y podemos detectar el níquel.
3) Enmascaramiento de cationes: Ej. el Cu2+ y Cd2+ son dos cationes muy
semejantes; sin embargo, se pueden identificar. Si añadimos H2S
precipitan CuS (negro) y CdS (amarillo). Al problema que contiene se le
añade KCN, formando Cu(CN)42- y Cd(CN)4
2-, ambos incoloros. Si
añadimos H2S entonces el Cu(CN)42- no reacciona, ya que es muy
estable; sin embargo, el Cd(CN)42- es menos estable, reacciona con el H2S
y origina CdS (amarillo).
El escaso producto de solubilidad de cloruros de cationes de este grupo permite la
separación del resto de los cationes precipitándoles con HCl diluido. Sin embargo, la
solubilidad del PbCl2 es lo suficientemente alta para que su precipitado no sea total, y
por eso se incluye también Pb2+ en el segundo grupo.
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Para separar los diversos cloruros formados se utilizan sucesivamente los hechos
siguientes: 1º Solubilidad del PbCl2 en agua caliente. 2º Doble acción simultánea
del NH3 sobre los cloruros de plata y mercurioso, la solubilizando el primero por
formación del complejo Ag(NH3)2+ y provocando la disminución del segundo en Hg y
Hg(NH2)Cl.
En la solución acuosa caliente se caracteriza el Pb2+ con CrO2-4 o con I- . En la
Amoniacal se caracteriza el Ag+ destruyendo el complejo mediante la adición de un
acido que precipita AgCl con Cl- que habría presente en la solución o formando AgI con
I- . El color negro, obtenido por la acción del NH3 sobre el Hg2Cl2, es suficiente para
caracterizar el catión, que no obstante, puede comprobarse disolviendo el precipitado en
agua regia e identificando el Hg2+ formando con SnCl2, o con difenilcarbazona.
Las sucesivas operaciones se condensan en las siguientes etapas del análisis:
1. Precipitación de los cationes del grupo con HCl.
2. Separación del PbCl2 por solubilización en agua hirviente e identificación del
Pb2+ en la solución.
3. Separación del AgCl por solubilidad en NH3 e identificación del Ag+.
4. Confirmación del Hg22+
Comprobación de cationes
Ag+: Con HCl da AgCl (blanco); con KI da AgI (amarillo).
Hg22+: En la marcha analítica precipita con HCl, se añade NH3 y da en el filtro
un precipitado negro de Hg0.
Hg2+: Se echa sobre una moneda de una peseta pequeña y da una amalgama
negra, ya que se forma Hg0.
Pb2+: Se añade KI y da un precipitado amarillo de PbI2 o bien con K2CrO4.
4. Material, equipos y reactivos
Materiales
4 Tubos de ensayo
1 Varilla de vidrio
1 Gotero
1 Pipeta
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2 Vaso de precipitado (250 ml y 100 ml)
1 Pinzas de madera
1 Gradilla
1 Pizeta
1 Pera de goma
Equipos
1 Centrifugadora
1 Hornilla eléctrica
Reactivos
Nombre Formula Color Estado Concentración
Agua H2O Incoloro Liquido ------------------
Ácido nítrico HNO3 Incoloro Liquido Concentrado
Ácido clorhídrico HCl Amarillo casi
incoloro
Liquido Concentrado
Ácido clorhídrico HCl Incoloro Liquido 3 M
Ioduro de potasio KI Liquido 0.5 M
Cloruro estannoso SnCl2 Incoloro Liquido ---------------
amoniaco NH3 Liquido Concentrado
Cromato de potasio K2CrO4 incoloro Liquido 4 M
Acetato de amonio CH3COO
NH4
Incoloro Liquido 3 M
muestra ------------ incoloro Liquido ---------------
5. Procedimiento
Esquema del procedimiento
Se verificó que la solución (muestra) es alcalina , pero se lo acidifico un poco más con ácido nítrico.
Solución (acida) nítrica: Ag+, Pb2+, Hg2
+
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Acido clorhídrico
Reacciones:
Se forma un precipitado (blanco) y una solución (blanco lechoso), se lo lleva al centrifugador.
Se separan en dos fases:
Se agrega 3 gotas de HCl 3M
a la muestra.
Precipitado (Blanco):
Cationes: 1ª división
Solución:
2 ª a 5ª división de cationes
Se coloca en baño maría
y se lo agrega 1 ml de
agua destilada caliente
El plomo se
disocia en la
solución
Centrifugamos la solución
Lo agitamos con
una varilla de vidrio
Se separan en dos fases:
Precipitado:
(Blanco)
(Blanco)
(Blanco)
Se desecha la
solución.
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Centrifugamos
Se separa en dos:
Reacción:
Reacción:
Solución:
Se agrega 3 gotas de
KI 0.5M
Solución se
desecha
Precipitado:
Amarillo oscuro
Disolvemos el precipitado con 1 ml
de solución de
Solución:
Solución:
(Amarillo)
Precipitado:
De color blanco
Continua en
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Enfriamos y agregamos 2 gotas de
Se separa en dos partes:
Reacción: Reacción:
Se logra acomplejar a la plata
Identificamos con KI
Disolvemos con 3gotas de agua regia
.
Reacción:
Reacción exotérmica:
Precipitado:
De color blanco
Agregamos 1 ml de ,
agitamos y calentamos en baño
maría.
Centrifugamos la solución.
Precipitado: y
Solución:
Agregamos KI has no mas
precipitación
Agregamos KI has no mas
precipitación.
Llevamos a sequedad y agregamos 1 ml de e
identificamos con
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Reacciones:
6. Observaciones
Primeramente se verifico que la muestra era ligeramente acida (Ph ≈4).
En el tubo de ensayo que contiene la muestra se procedió a agregar una gota de HCl 3 M, logramos
observar que la muestra se tornaba blanquecina y se formó un precipitado, y seguimos agregando
gotas de HCl hasta que ya no precipite más.
Llevamos a la centrifugadora que se pone en rotación durante 2 min., para separar la muestra
por fuerza centrífuga en sus componentes o fases (una sólida y una líquida).
Precipitado: AgCl, PbCl2,Hg2Cl2
El precipitado blanco representa al primer grupo de cationes (AgCl, PbCl2, Hg2Cl2), y la solución
incolora y procedimos a descartarla.
Al agregar 1 ml de agua destila caliente (previamente la muestra fue llevada a baño maría), esto
ocasiona que el plomo se disocie y se solubilice con el agua caliente, luego de agitar se lo llevo al
centrifugador se separa nuevamente en dos fases una sólida (AgCl, Hg2Cl2) y una solución cristalina
(Pb2+).
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Solución : Pb2+
Al agregar las gotas de yoduro de
potasio 0.5 M la solución se tornó
color amarillo oscuro y de aspecto
viscoso, con lo cual se logró
identificar la presencia del yoduro
de plumboso (PbI2), en la muestra.
Luego de llevar a centrifugado la
solución amarilla, agregamos 20
gotas de acetato de amonio
(NH4Ac), la solución resulta medio
turbia con partículas amarillas.
Precipitado: AgCl, Hg2Cl2
Al precipitado blanco (AgCl, Hg2Cl2), al agregar las 2 gotas de
amoniaco (NH3 1:1) la solución se tornó medio turbia,
llevamos al centrifugado y se separó en dos: una solución y un
precipitado.
No se formó mucho precipitado y era muy complicado separar
las fases, además que el precipitado era casi despreciable por lo
que la separación de precipitado con una parte liquida donde
era muy dificultosa realizar la separación ya que se corría el
riesgo de perder precipitado.
Solución: Pb2+
Luego de agregar 2 gotas de
cromato de potasio la solución
cambia de color a un amarillo
fosforescente, donde identificamos
la presencia del cromato de plomo,
con lo que se re verifica la
presencia de plomo en la solución.
Precipitado: Hgº y HgNH2Cl
El agregado de las 3 gotas de agua
regia se lo hiso bajo campana debido
a que el agua regia desprendía un
olor fuerte y desagradable.
Cuando se le añadió el agua regia al
precipitado se observo
desprendimiento de vapores (vapor
color blanco), y el tubo de ensayo
empiezo a calentarse, por tanto se
produce una reacción exotérmica.
En el tubo de ensayo se forma dos
fases, precipitado y la solución, luego
se lo llevo a sequedad en la hornilla y
con la ayuda de una pinza se
procedió a mover el tubo en forma
circular encima de la hornilla. Se ve
en el tubo desprendimiento de
vapores color café bajito y se siente
un olor desagradable debido a la
presencia de NO2. En el tubo se
forma precipitados en poca cantidad
(adheridos a las paredes del tubo de
Solución: Ag(NH3)2+
Al añadir a la solución
KI se volvió de color
amarillo patito, donde
se forma un
precipitado de yoduro
de plata.
Donde disuelve el
precipitado, o impedir
que se forme, de
manera que se forme
un complejo. Para
ello, se introdujo un
agente complejante
que dé lugar a una
reacción colateral con
el catión presente en el
equilibrio de
solubilidad. Por
ejemplo
Por tanto, el NH3
forma con el catión
Ag+ el complejo
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ensayo). Cuando se agrego al tubo de
ensayo agua (1 ml) la solución se
torno medio transparente, pero
cuando se añadió gotas de SnCl2 la
solución tomo un color blanco sucio
(medio cenizo). El precipitado es
cloruro mercurioso ( .
Ag(NH3)2+
por lo que
si se añade amoniaco a
un precipitado de
AgCl, este se disuelve:
Donde se logra
acomplejar a la plata.
7. Conclusión
Se pudo separar la muestra exitosamente en dos partes: Precipitado
( y una solución (se lo descarto ya que no contenía a los
cationes buscados). Donde el precipitado era de color blanco (contenía los cationes
de la 1ª división).
Se verifico que la solución que contenía Pb2+ se comprobó la presencia de Pb ya que
al agregar KI 0.5M y centrifugar la solución se formo un precipitado de color
amarillo, lo cual indico que existía presencia de plomo en la solución. La solución
se lo re identifica disolviendo con y agregando y se
observo que la solución cambio de color transparente a amarillo.
Precipitado de es de color blanco se agrego y se disolvió con
diluido en donde se forma un precitado y una solución
.
En el precipitado se logro identificar el plomo, ya que al agregar
agua regia al precipitado y llevando a sequedad e identificándolo agregado unas
gotas de SnCl2 se observa un cambio de color, de transparente a un blanco.
Y en cambio la solución cuando se lo agrego KI se ve un cambio de
color, se torno un color amarillo patito.
En definitiva los cationes tienen los siguientes colores característicos:
Ag+: Con HCl da AgCl (blanco); con KI da AgI (amarillo).
Hg22+: Precipita con HCl, se añade NH3 y da en el filtro un precipitado negro de
Hg0.
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Pb2+: Se añade KI y da un precipitado amarillo de PbI2 o bien con K2CrO4.
8. Cuestionario
1. ¿Por qué se ennegrece un precipitado de AgCl por exposición a la luz?
La exposición del tubo de ensayo a la luz directa solar donde se observa un
ennegrecimiento del precipitado blanco, debido a la reducción por efecto de la
luz durante la exposición, y el oscurecimiento (mayor cantidad de plata
reducida).
Se trata de una reacción fotoquímica en la cual, un fotón de luz solar, de
frecuencia adecuada, es absorbido por el ion cloro:
Cl- + hv Cl + 1 e
-
y el electrón desprendido es captado por el ion plata:
Ag+ + 1 e
- Ag
Transformándose en plata metálica finamente dividida que ennegrece el precipitado.
2 AgCl (s) + luz Cl2 (g) + Ag (s)
2. ¿Qué iones interfieren en la reacción de Ag+ con p-dimetalamino-
benciliden-rodanina? y en la reacción del Pb2+ con ditizona?
Iones que interfieren en la reacción de Ag+ con p-dimetalamino-
benciliden-rodanina
La rodanina y derivados como reactivos del catión Ag+. En medio nítrico
diluido
La rodanina origina con los cationes Ag+, Hg2+, Au3+ y algunos del grupo
platino precipitados de color blanco amarillento. Feigl estudio
detenidamente el reactivo y las modificaciones que podía introducirse en su
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molécula sin que por ello perdiese sus propiedades selectivas, debidas,
principalmente al grupo –NH; observo la influencia de diversos sustituyentes
sobe el grupo –CH2 y teniendo en cuenta la fácil condensación de la rodamina
con el p-dimetilamino benzaldehído, llego a obtener la p-dimetilamino-
benceldiliden-rodamina:
Este reactivo es ya prácticamente específico del catión Ag+, con el que forma
un precipitado de color violeta que se destaca bien sobre el propio color rojo del
reactivo.
Iones que intervienen en la reacción del Pb2+ con ditizona La disolución reciente de la ditizona en tetracloruro de carbono o cloroformo
cambia su color verde por el rojo cuando se agita con otra disolución neutra o
alcalina que contenga Pb2+. Se origina un quelato de acuerdo con la reacción:
Esta forma de complejo, denominada enólica (enlace por el azufre y cambio del
doble enlace de S=C a C=N), la presentan con ditizona los cationes que tienen
alta afinidad por el sulfuro.
Numerosos cationes, especialmente Ag+, Cu2+, Cd2+ y Zn2+, reaccionan con la
ditizona, pero su acción perturbadora se evita por la adición previa de KCN, con
lo que la reacción resulta casi específica para el plomo.
3. Qué reacción catalítica usaría para reconocer pequeñas cantidades de Ag+?
Se puede utilizar pequeñas cantidades de cloruro obteniendo un color blanco en
la muestra (precipitado blanco).
Ag+(aq) + Cl
-(aq) AgCl (s)
4. ¿Por qué hay que evitar un defecto o exceso de HCl al precipitar la primera
división de cationes?
La concentración de cloruros es muy importante, debido a que un exceso de
éste es desfavorable en la separación por formación de complejos, si bien un
ligero exceso favorece la precipitación debido al efecto de ion común.
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Al agregar grandes cantidades de cloruros se produce la redisolución de los
cloruros formados debido a la formación de complejos, aumentando su
solubilidad.
5. Escriba las ecuaciones balanceadas de todas las separaciones efectuadas
durante la marcha analítica.
Precipitado (Blanco):
Cationes: 1ª división
Reacciones Precipitado:
(Blanco)
(Blanco)
(Blanco)
Solución:
Precipitado:
Amarillo oscuro
Reacción
Se desecha la
solución
Solución:
Disolvemos
con
Agregamos
Solución:
(Amarillo)
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Identificamos la con KI
Identificamos con
Precipitado:
De color blanco
Precipitado: y
Solución:
Agregamos KI has no mas
precipitación
Reacción
Disolvemos
con agua
regia
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