Clase de Problemas Cationes y Aniones

QUIMICA ANALITICA

Clase de Problemas N2

CATIONES Y ANIONES

Farm. Sebastin E. Prez21 de marzo 2011 18:30hs

21 de marzo 2011 Clase de Problemas N2 2

Las Propiedades Analticas de los elementos dependen de:

Fuerza con que los e- externos del tomo son atrados al ncleo (electronegatividad)

Relacin carga/radio inico (q/r)

Clase de Problemas N2 3

en la Tabla Peridica

Basicidad Aniones (q/r)

Electronegatividad

Acidez Cationes (q/r)

Estabilidad de Oxoaniones

Radio inico

Carcter metlico (*)

Estabilidad de Cationes elementales

Estabilidad de Aniones elementales

(*) Facilidad de los elementos a formar cationes

No forman cationes: Halgenos, O, S, Se, Te, N, P, C, Si, B

(algunos, como Si y B, pueden funcionar como electropositivos en F4Si y Cl3B,

pero en medio acuoso hidrolizan y el catin sencillo no es estable)

21 de marzo 2011


Estabilidad de los cationesLa fuerza con la que un catin retiene las molculas de agua que lo solvatan depende de:

Relacin q(+)/ra > q(+) > ATRACCION

a < r > ATRACCION (< dist. entre ncleo + y dipolo de las molculas de agua)

a > relacin q(+)/r :

Aumenta la atraccin catin-H2O , hasta que el catin acta como ACIDO, repeliendo un H+ de la molcula de H2O

Es mayor la inestabilidad del catin en medio acuoso, requiriendo < pH del medio para poder subsistir como catin libre

21 de marzo 2011


Si la acidez del medio disminuye (ej: por adicin de una base) el catin se hidroliza y puede:

Formar especies catinicas bsicas

Precipitar sales bsicas (si coexiste el anin precipitante, por ej. CO3

2-)

Formar hidrxidos insolubles ej. Fe(OH)3

Fe(H2O)63+ + OH- Fe(H2O)5(OH)

2+ + H2O

Fe(H2O)5(OH)2+ + OH- Fe(H2O)4(OH)2

+ + H2O

Fe(H2O)4(OH)2+ + OH- Fe(H2O)3(OH)3 + H2O

NaOH Na+ + OH-

21 de marzo 2011


q(+)/r CARACTERESTABILIDAD

EN SOLUCION

FUERZA DE LA BASE

QUE GENERA

Na+ 10,3 Neutro Muy estable NaOH = base fuerte

Mg2+ 30,3 Poco cido Estable Mg(OH)2 = base dbil

Fe3+ 48,8 cidoEstable en

medio cidoFe(OH)3 = insoluble

Al3+ 58,8 cidoEstable en

medio cido

Al(OH)3 = anftero

Al(OH)4-

El catin Na+ tiene muy baja relacin q(+)/r , siendo el H2O de hidratacin muy levemente atrada, por lo que prcticamente no

existe interaccin Na+-H2O. Es por ello que el catin Na+ es

ESTABLE en cualquier pH del medio Catin NEUTRO

Si el catin es muy cido (alta relacin q(+)/r) y existe alta [OH-] en el medio, el catin se puede unir a la base O2- y se transforma

en ANION OXIGENADO u OXOCOMPLEJO (anfoterismo). Ej: Al3+

21 de marzo 2011


Medida de la acidez de un catin

Me(H2O)nm+ + H2O Me(H2O)n-1(OH)

m-1 + + H3O+

K

> q(+)/r < pK (>K)

Mayor inestabilidad

del catin libre,

necesitando un

medio ms cido

para existir como tal

21 de marzo 2011


Accin del NaOH / KOH

21 de marzo 2011

No reaccionan: Na+ K + Ca 2+ Ba 2+

Libera gas: NH4+ NaOH Na+ + OH-

NH4+ + OH- NH3 + H2O

Precipitan como hidrxidos (INSOLUBLES en exceso de rvo):Mg2+ Mn2+ Fe2+ Fe(III) Bi(III) Co2+ Ni2+ Cd2+

Fe(H2O)63+ + OH- Fe(H2O)5(OH)

2+ + H2O

Fe(H2O)5(OH)2+ + OH- Fe(H2O)4(OH)2

+ + H2O

Fe(H2O)4(OH)2+ + OH- Fe(H2O)3(OH)3 + H2O

NaOH Na+ + OH-

Clase de Problemas N2 921 de marzo 2011

Precipitan como hidrxidos (SOLUBLES en exceso de rvo):Cr(III) Zn(II) Al(III) Pb(II) (anfteros)

Precipitan como xidos metlicos: Cu2+ Ag+ Hg2+

2 Ag + + 2 OH - Ag2O + H2O

Zn(H2O)42+ + OH- Zn(H2O)3(OH)

+ + H2O

Zn(H2O)3(OH)+ + OH- Zn(H2O)2(OH)2 + H2O

NaOH Na+ + OH-

Zn(H2O)2(OH)2 + OH- Zn(H2O)(OH) 3

- + H2O

NaOH (exc.) Na+ + OH-


Accin del NH3

21 de marzo 2011

No reaccionan: Na+ K + Ca 2+ Ba 2+ NH4+

Precipitan como hidrxidos (INSOLUBLES en exceso de rvo):Fe(III) Bi(III) Al(III) Cr(III) Pb(II) Mg2+ Mn2+ Fe2+

(Se solubilizan en sales de NH4+

(Mec. Ac-Bs) : Mg2+ Mn2+ Fe2+ )

Fe(H2O)63+ + H2O Fe(H2O)5(OH)

2+ + H3O+

Fe(H2O)5(OH)2+ + H2O Fe(H2O)4(OH)2

+ + H3O+

Fe(H2O)4(OH)2+ + H2O Fe(H2O)3(OH)3 + H3O

+

NH3 + H3O+ NH4

+ + H2O

NH3 + H3O+ NH4

+ + H2O

NH3 + H3O+ NH4

+ + H2O


Precipitan como hidrxidos (SOLUBLES en exceso de rvo):Zn(II) Co2+ Ni2+ Cd2+ Cu2+ Ag+

Formacin de sales amidomercricas: Hg2+

Ni(H2O)42+ + H2O Ni(H2O)3(OH)

+ + H3O+

Ni(H2O)3(OH)+ + H2O Ni(H2O)2(OH) 2 + H3O

+

Ni(OH) 2 Ni2+ + 2 OH-

NH3 + H3O+ NH4

+ + H2O

NH3 + H3O+ NH4

+ + H2O

Ni2+ + 4 NH3 Ni(NH3)42+


Accin del CO32-

21 de marzo 2011

No reaccionan: Na+ K +

Precipitan como carbonatos normales: Ca2+ Ba2+ Mn2+ Ni2+ Ag+

Precipitan como carbonatos bsicos de composicin variable:Mg2+ Co2+ Zn(II) Pb(II) Bi(III) Cu2+ Cd2+ Hg2+

CO32- + Mn2+ MnCO3

CO32- + Mg2+ Carbonato bsico de Mg


Precipitan como hidrxidos (INSOLUBLES en exceso de rvo):Cr(III) Fe(III) Al(III)

Cr(H2O)63+ + H2O Cr(H2O)5(OH)

2+ + H3O+

CO32- + H3O

+ HCO3- + H2O

HCO3- + H3O

+ H2CO3 + H2O

H2CO3 CO2 + H2O

Cr(H2O)5(OH)2+ + H2O Cr(H2O)4(OH) 2

+ + H3O+

Cr(H2O)4(OH) 2+ + H2O Cr(H2O)3(OH) 3 + H3O

+


Accin del CN-

21 de marzo 2011

No reaccionan: Na+ K + Ca 2+ Ba 2+

Libera gas: NH4+ CN - + H2O HCN + OH

-

NH4+ + OH- NH3 + H2O

Precipita como cianuro (INSOLUBLE en exceso de rvo): Pb2+

Precipitan como cianuros (SOLUBLES en exceso de rvo):Zn(II) Co2+ Ni2+ Cd2+ Ag+ Mn2+ Hg2+ Fe2+ Fe(III) Cu2+

Pb2+ + 2 CN- Pb(CN)2

Cd2+ + 2 CN- Cd(CN)2

Cd(CN)2 + 2 CN- Cd(CN)4

2-


Precipitan como hidrxidos (INSOLUBLES en exceso de rvo):Cr(III) Fe(III) Al(III) Bi(III)

Precipita como hidrxido (por alcalinidad de hidrlisis del CN-): Mg2+

Fe(H2O)63+ + H2O Fe(H2O)5(OH)

2+ + H3O+

CN- + H3O+ HCN + H2O

Fe(H2O)5(OH)2+ + H2O Fe(H2O)4(OH) 2

+ + H3O+


Fe(H2O)4(OH) 2+ + H2O Fe(H2O)3(OH) 3 + H3O

+


CN- + H2O HCN + OH-

Mg2+ + 2 OH- Mg(OH)2

CATION NaOH / KOH NH3 CO32- NaCN / KCN H2SO4 HCl

Ca2+ - - Carbonato neutro -Sulfato

(parc. soluble)-

Ba2+ - - Carbonato neutro - Sulfato insol. -

Mg2+Hidrxido insoluble

(soluble en sales de NH4+)

Hidrxido insoluble


Carbonato bsico de

comp. variable

Hidrxido insoluble

(por alcalinidad de hidrlisis

del CN-)

- -

Mn2+Hidrxido insoluble


Hidrxido insoluble


Carbonato neutro Cianuro soluble en exc. - -

Fe (III) Hidrxido insoluble Hidrxido insolubleHidrxido insoluble

(libera CO2)

Hidrxido insoluble

(libera HCN)- -

Bi (III) Hidrxido insoluble Hidrxido insolubleCarbonato bsico de

comp. variable

Hidrxido insoluble

(libera HCN)- -

Co (II) Hidrxido insolubleHidrxido soluble

en exc. (compl. amoniacal)

Carbonato bsico de

comp. variableCianuro soluble en exc. - -

Ni2+ Hidrxido insolubleHidrxido soluble

en exc. (compl. amoniacal)Carbonato neutro Cianuro soluble en exc. - -

Cd2+ Hidrxido insolubleHidrxido soluble


Carbonato bsico de


Al (III) Hidrxido soluble en exc. Hidrxido insolubleHidrxido insoluble

(libera CO2)

Hidrxido insoluble

(libera HCN)- -

Cr (III) Hidrxido soluble en exc. Hidrxido insolubleHidrxido insoluble

(libera CO2)

Hidrxido insoluble

(libera HCN)- -

Zn (II) Hidrxido soluble en exc.Hidrxido soluble


Carbonato bsico de


Pb (II) Hidrxido soluble en exc. Hidrxido insolubleCarbonato bsico de

comp. variableCianuro insoluble Sulfato insol. Cloruro insol.

Hg2+ Oxido metlico

Sales amidomercricas

(disuelven con H+; NH3 exc. ;

sales NH4+)

Carbonato bsico de


Cu2+Hidrxido inestable; pasa a

Oxido metlico

Hidrxido soluble


Carbonato bsico de

comp. variable

Cu(CN)2 inestable

Cu(CN)32- - -

Ag+ Oxido metlicoHidrxido soluble

en exc. (compl. amoniacal)Carbonato neutro Cianuro soluble en exc.

Sulfato

(parc. soluble)Cloruro insol.

Fe2+Hidrxido insoluble


Hidrxido insoluble


Cianuro soluble en exc. - -


Estabilidad de los aniones

Ausencia de reactivos de precipitacin selectivos

CATIONES

ANIONES

cidos

Neutros

Bsicos

Neutros

Anfolitos??

(HCO3- ; HSO3

- ; PO4H2- ; PO4H2

-)

Segn Ka vs. Kb

21 de marzo 2011


En general se comportan como bases ya que aceptan un H+ del agua, produciendo hidrlisis bsica.

La accin atractiva sobre dipolos (+) del H2O se manifiesta en aniones con ALTA relacin q(-)/r

S2- + H2O HS- + OH-

HS- + H2O H2S + OH-

S2- : anin BASICO estable en medio OH-

A > basicidad ( > q(-)/r ) menor estabilidad en sc.

21 de marzo 2011


Anfolitos: HCO3- ; HSO3

- ; PO4H2- ; PO4H2

-

NaHCO3 HCO3- + Na+

HCO3- + H2O H2CO3 + OH

-

HCO3- + H2O CO3

2- + H3O+

NaHSO3 HSO3- + Na+

HSO3- + H2O H2SO3 + HO

-

HSO3- + H2O SO3

2- + H3O+

Kb2 > Ka2

Ka2 > Kb2

21 de marzo 2011


H2PO4- + H2O HPO4

2- + H3O+

H2PO4- + H2O H3PO4 + OH

-

HPO42- + H2O PO4

3- + H3O+

HPO42- + H2O H2PO4

- + OH-

H3PO4 + H2O H2PO4- + H3O

+

PO43- + H2O HPO4

2- + OH-

Kb2 > Ka3

Ka2 > Kb3

21 de marzo 2011


Ensayos con reactivos generales

21 de marzo 2011

Liberan gases por agregado de H2SO4:

CO32- HCO3

- SO32- HSO3

- S2O32- CN- S2- HS- NO2

-

Precipitan por agregado de Ca2+ o Ba2+ (medio neutro-alcalino):

CO32- SO3

2- SO42- PO4

3- AsO4H2- AsO3H2

- B(OH)4-

CrO42- C2O4

2- F-

Precipitan por agregado de Ag+/H+:

Cl- y SCN- (bco) soluble en NH3 dil.

Br- (bco-am) soluble en NH3 cc.

I- (am) soluble en CN-

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