Cationes del 2 grupo

ÁREA: QUÍMICA ANALÍTICA Ing. Sánchez Luján

PRÁCTICA DE LABORATORIO DE QUÍMICA ANALÍTICA Nº 2

Reacciones Analíticas de los Cationes del

Segundo Grupo

CATIONES DEL GRUPO IIA

Pb+2, Hg+2, Cu+3, Bi+3, Cd+2

CATIONES DEL GRUPO IIB

As+3, Sn+2, Sb+3

1).- IIINNNTTTRRROOODDDUUUCCCCCCIIIÓÓÓNNN

Cuando se estudia las reacciones de los iones se deben experimentar técnicas experimentales, para los propósitos del análisis cualitativo. Los cationes se dividen en 5 grupos sobre la base de su comportamiento frente a ciertos reactivos.

Mediante el uso de los llamados “reactivos de grupo”, podemos decidir sobre la presencia o la ausencia de grupo de cationes, y además, separar estos grupos para un examen más profundo.

Los reactivos de grupo que se usan para la clasificación de los cationes más comunes son: el HCl, H2S, (NH4)2S y el (NH4)2CO3.

La clasificación se basa en que un catión reacciona con estos reactivos mediante la formación del precipitado o no. Por lo tanto se puede decir que la clasificación de los cationes más comunes se basa en las diferencias de las solubilidades de sus cloruros, sulfuros y carbonatos…

2) - OOOBBBJJJEEETTTIIIVVVOOOSSS

Determinar la solubilidad y el nombre de cada catión a través de reacciones,

que al final los reconoceremos por el color del precipitado y/o color de la solución

con una característica propia del ión.

3) - FFFUUUNNNDDDAAAMMMEEENNNTTTOOO TTTEEEÓÓÓRRRIIICCCOOO

Se denomina cationes del segundo grupo, a todos aquellos elementos

minerales que son precipitados, con H2S.

Reactivo de Grupo: Sulfuro de Hidrógeno Gaseoso(o solución acuosa

saturada)


Los compuestos de estos elementos se caracterizan porque precipitan como sulfuros, en solución ácida, por el sulfuro de hidrógeno. Los sulfuros de arsénico, antimonio y estaño son solubles en sulfuro de amonio o en solución de hidróxido de sodio, mientras lo de los cationes restantes son insolubles. Por eso es común subdividir este grupo en el grupo del cobre o Grupo II A que comprende el Hg, Pb, Bi, Cu y Cd, y el grupo del Arsénico o Grupo II B que incluye el As, Sb y Sn.

Los cationes del Segundo grupo se precipitan como sulfuros insolubles en medio ácido según las reacciones:

Hg+2 HgS↓negro

Pb+2 PbS↓negro

Bi+3 Bi2S3↓pardo

Cu+2 + H2S → CuS↓ negro

Cd+2 CdS↓amarillo

As+3, +5 As2S3 y As2S5↓amarillo

Sb+3, +5 Sb2S3 y Sb2S5↓rojo- naranja

Sn+2 SnS↓ amarillo

El gas sulfhídrico, empleado como precipitante, se produce por reacción de pirita (FeS) en HCl diluido, en el sulfhidrógeno.



4) - MMMAAATTTEEERRRIIIAAALLLEEESSS YYY RRREEEAAACCCTTTIIIVVVOOOSSS


- Centrifuga. - Tubos de centrifuga. - Varillas de vidrio. - Pipeta. - Soporte Universal. - Cloruro Mercúrico (HgCl2) - Sulfato Cúprico (Cu(SO4)) - Nitrato de Bismuto III (Bi(NO3)3) - Nitrato de Cadmio (Cd(NO3)2) - Nitrato de Bismuto III (Bi(NO3)3) - Oxido de Arsénico III (As2O3) - Cloruro de Antimonio III (SbCl3) - Cloruro Estañoso (SnCl2) - Ácido Clorhídrico (HCl) - Sulfuro de Hierro. (FeS) - Ácido Nitrico (HNO3) - Ferricianato de Potasio(Fe(CN)6K4) - Cromato de potasio. (K2CrO4) - Ioduro de Potasio(KI) - Hidróxido de Sodio. (NaOH) - Hidróxido de amonio. (NH4OH)

5)- PPPRRROOOCCCEEEDDDIIIMMMIIIEEENNNTTTOOO

NNNOOOTTTAAA ::: PPPaaarrraaa cccaaadddaaa eeexxxpppeeerrriiieeennnccciiiaaa tttooommmaaarrr 555 gggoootttaaasss dddeeelll cccaaatttiiiooonnn aaa aaannnaaallliiizzzaaarrrssseee yyy cccooolllooocccaaarrrlllooo

eeennn uuunnn tttuuubbbooo dddeee ccceeennntttrrriiifffuuugggaaa...

REACCIONES DEL IÓN Pb++

: Se estudió en e Primer Grupo…

REACCIONES DEL IÓN Hg++

: Utilizando HgCl2

1.- Añadir una gota de HCl, 6M, y pasar al H2S durante 1 minuto ¿Qué precipitado se forma?. Escribir la ecuación iónica y molecular.

a) Producción de H2S:

En una solución de HCl agregamos FeS. En la reacción se producirá H2S (gas).

HCl

FeS

FeCl2

H2S


2 22 ( )HCl FeS H S FeCl EM

2

22 2 2 ( )H Cl FeS H S Fe Cl EIT

2

22 ( )H FeS H S Fe EIN

3 2 2 2[ ] 3 2 2Hg S Cl H S HgS H Cl

2

2 3 2 23 2 2 [ ] 4HHg Cl H S Hg S Cl H

2

2 3 2 23 6 2 2 2 [ ] 6 6HHg Cl H Cl H S Hg S Cl H Cl

2 2 3 2 23 2 2 [ ] 6HHgCl HCl H S Hg S Cl HCl

b) Continuamos con el Anunciado:

En presencia de HCl diluido, inicialmente se forma un precipitado blanco de clorosulfuro de mercurio (II), que se descompone cuando se agrega mayor cantidad de sulfuro de hidrógeno, formándose finalmente un precipitado negro de sulfuro de mercurio (II):

2.- Añadir 2 gotas NaOH 1M ¿Qué precipitado se forma?. Ensayar la solubilidad añadiendo 5 gotas de NaOH 1M. Escriba la ecuación iónica y molecular.

HCl

HgCl2 pp blanco Hg3[S2Cl2]

pp Negro HgS


2 22 2HgCl NaOH HgO H O NaCl

2

22 2 2 2 2Hg Cl Na OH HgO H O Na Cl

2

22Hg OH HgO H O

2 4 2 42 ( ) 2HgCl NH OH Hg OH NH Cl

Se forma un precipitado marrón rojizo; si se agrega en cantidades estequiométricas, el precipitado cambia a amarillo, formándose oxido de mercurio (II):

El precipitado es insoluble en Hidróxido de Sodio. 3.- Añadir 2 gotas de NH4OH 1M ¿Qué precipitado se forma?. Escriba la ecuación iónica y molecular.

Se forma un precipitado blanco de Hg(OH)2.

HgCl2

NaOH

pp Marrón

Rojizo

NaOH

pp Amarillo

HgO

HgCl2

NH4OH

pp Blanco


2

4 2 42 ( ) 2Hg NH OH Hg OH NH

2

4 2 42 2 ( ) 2 2Hg Cl NH OH Hg OH NH Cl

2 22 2HgCl IK HgI KCl

2

22Hg I HgI

2 2 42 [ ]HgI IK K HgI

4.- Añadir 2 gotas de IK ¿Qué precipitado se forma ?. escriba la ecuación iónica y molecular. Agregue exceso de reactivo. ¿Qué sucede?. Escriba la ecuación iónica y molecular si es soluble en exceso de reactivo.

Agregando IK lentamente a la solución se forma un precipitado rojo de Ioduro de Mercurio (II).

El precipitado se disuelve en exceso de reactivo formándose iones incoloros Tetraiodomercuriato:

REACCIONES DEL IÓN Cu++

: Usando (CuSO4)

1.-Añadir 1 gota de HCl 6M luego pase gas H2S ¿Qué ocurre?. Escriba la ecuación iónica. Centrifugación y descarte la colusión, lave el precipitado con

HgCl2

IK

pp Rojo

HgI2

IK

Se vuelve incoloro


4 2 2 4

HCuSO H S CuS H SO

2

2 2HCu H S CuS H

H2O destilada. Luego agregar 5 gotas de HNO3 3M y caliente en baño Maria ¿Qué sucede?. Escriba la ecuación iónica y molecular correspondiente.

Se forma un precipitado negro de sulfuro de cobre(II). Luego Centrifugamos y lavamos el precipitado:

HNO3

HCl

CuSO4 pp Negro (CuS)

pp Negro CuS


3 3 2 23 8 3 ( ) 3 2 4CuS HNO Cu NO S NO H O

2

3 3 23 8 3 6( ) 3 2 4CuS HNO Cu NO S NO H O

3 2 42 2S HNO H SO NO

2

3 42 2 2 2S H NO H SO NO

El HNO3 concentrado, caliente, disuelve al sulfuro de cobre (II) dando

además azufre en forma de un pp blanco.

Cuando se lo hierve durante un rato, el azufre se oxida a ácido sulfúrico y se obtiene una solución clara, azul. 2.-Añadir 3 gotas de NaOH 1M ¿Qué precipitado se forma?. Escribir la ecuación iónica y molecular. Añadir 3 gotas de NH4OH 15M. Añadir la mezcla ¿Qué ocurre?. Explique lo ocurrido y escriba la ecuación iónica y molecular. Luego agregue HCL 12M hasta reacción. ¿Qué cambios ocurre?. Escriba la ecuación iónica y molecular.

pp CuS

NaOH

pp Blanco


4 2 2 42 ( ) ( )CuSO NaOH Cu OH Na SO

2

22( ) ( )Cu OH Cu OH

2 2( )Cu OH CuO H O

4 4 2 4 4 2 42 2 ( ) . ( ) ( ) ( )CuSO NH OH Cu OH Cu SO NH SO

2 2 2

4 4 2 4 4 42 2 2 ( ) ( ) . ( ) 2( ) ( )Cu SO NH OH Cu OH Cu SO NH SO

Se forma un precipitado azul de Hidróxido de cobre (II).

Cando se calienta, el precipitado se convierte en Oxido de Cobre (II) negro por deshidratación. 3.-Añadir la solución 1M de NH4OH hasta alcalinidad ¿Qué precipitado se forma? Escriba la ecuación iónica y molecular. Añadir 3 gotas de NH4OH 15M. Agitar la mezcla ¿Qué ocurre? Explique lo ocurrido y escriba la ecuación iónica y molecular. Luego agregue HCl 12Mhasta reacción ¿Qué cambio ocurre? Escriba la ecuación iónica y molecular.

Se forma uin precipitado azul de una sal básica (sulfato básico de cobre).

Cu(SO4)

pp Azul Cu(OH)2

pp Negro CuO

Cu(SO4)

NH4OH

pp Azul Cu(OH)2

NH4OH


2 2

2 4 4 3 4 4 2( ) . ( ) 8 ( ) 2[ ( ) ] 8 2Cu OH Cu SO NH OH Cu NH SO H O OH

2

3 4 3 4 2[ ( ) ] 2 [ ( ) ] 2Cu NH HCl Cu NH Cl H

4 6 4 2 6 2 42 [ ( ) ] [ ( ) ] 2 ( )CuSO Fe CN K Cu Fe CN K SO

2 2 1 4 2

4 6 2 6 42 2 4 [ ( ) ] [ ( ) ] 4 2( )Cu SO K Fe CN Cu Fe CN K SO

2 4

6 2 62 [ ( ) ] [ ( ) ]Cu Fe CN Cu Fe CN

En exceso de reactivo es soluble y se obtiene una coloración azul profunda debida a la formación de iones complejos tetraminocuprato: Cuando se añade HCl se forma un precipitado de: 4.-Añadir 3 gotas de Fe(CN)6K4 0.5M ¿Qué ocurre? Escriba la ecuación iónica y molecular.

Se forma un precipitado marrón rojizo de hexacianoferrato de cobre.

REACCIONES DEL IÓN Cd++

: Usando (Cd(NO3)2)

1.-Añadir 1 gotas de HCL 6M y pasar H2S durante 1º ¿Qué precipitado se forma?. Centrifugar y descartar la solución. Lave el precipitado con H2O destilada. Luego pruebe la solubilidad en cualquiera de los siguientes ácidos: HNO3 ,H2SO4 ,HCL todos diluidos, Hacerlo en caliente. Escriba la reacción.

CuSO4

Fe(CN)6K4

pp Marrón

Rojizo


3 2 2 3( ) 2HCd NO H S CdS HNO

3 2 2 3( ) 2 ( ) ( ) 2 ( )Cd NO Na OH Cd OH Na NO

2

3 2 32( ) 2 2( ) ( ) 2 2( )Cd NO Na OH Cd OH Na NO

Se forma un precipitado amarillo de sulfuro de cadmio. Es soluble en HNO3 caliente:

2.-Añadir 2 gotas de NaOH 1M ¿Qué precipitado se forma?. Ensaye la solubilidad en exceso de reactivo: NaOH 6M 5 gotas ¿Qué ocurre?. Escriba la ecuación iónica y molecular

Se forma un precipitado blanco de hidróxido de cadmio (II):

pp amarillo Cd(NO3)2

HCl

HNO3

Cd(NO3)2

NaOH

pp Blanco


2

22( ) ( )Cd OH Cd OH

3 2 4 2 4 3( ) 2 ( ) ( ) 2 ( )Cd NO NH OH Cd OH NH NO

2

3 4 2 4 32( ) 2 ( ) ( ) 2 2( )Cd NO NH OH Cd OH NH NO

2

4 2 42 ( ) ( ) 2Cd NH OH Cd OH NH

2

2 4 3 4 2( ) 4 ( ) [ ( ) ] 2 4Cd OH NH OH Cd NH OH H O

El precipitado es insoluble en exceso de reactivo. 3.-Añadir 2 gotas de NH4OH 3M ¿Qué ocurre?. Escriba su ecuación iónica y molecular. Luego agregar en exceso de NH4OH ¿Qué ocurre? Escriba su ecuación iónica y molecular.

Se forma un precipitado blanco de hidróxido de cadmio (II):

Un exceso de reactivo disuelve el precipitado formandose iones tetraminocadmiato (II) (incoloro): 4.-Añadir 2 gotas de Fe(CN)6 K4 0.5M ¿Qué ocurre?. Escriba la ecuación iónica y molecular.

Cd(NO3)2

NH4(OH)

pp Blanco

NH4(OH)

pp amarillo cremoso Cd(NO3)2

Fe(CN)6 K4


2 4

6 6 22 [ ( ) ] [ ( ) ]Cd Fe CN Fe CN Cd

3 2 6 4 6 2 32 ( ) [ ( ) ] [ ( ) ] 4 ( )Cd NO Fe CN K Fe CN Cd K NO

3 3 2 2 3 32 ( ) 3 6H

Bi NO H S Bi S HNO

3 1

3 2 2 3 32 6 3 6 6HBi NO H S Bi S H NO

3

2 2 32 3 6Bi H S Bi S H

Se forma un precipitado amarillento de ferricianuro de cadmio (II):

REACCIONES DEL IÓN Bi+++

: Usando (Bi(NO3)3)

1.-Añadir 1 gota de HCL 6 M y pasar H2s durante 1º ¿Qué ocurre?. Escriba su ecuación iónica y molecular. Centrifugue y descarte la solución. Lave el precipitado con H2O destilada. (centrifugue). Luego pruebe la solubilidad con HNO3 3M ¿Qué ocurre?. Escriba su ecuación iónica y molecular.

Se forma un precipitado negro de sulfuro de Bismuto:

HNO3

Bi(NO3)3

HCl

pp Negro (Bi2S3)

pp Negro (Bi2S3)

Azufre


3

2 3 3 28 2 2 3 2 4Bi S H NO Bi S NO H O

3

33( ) ( )Bi OH Bi OH

3 1

3 3 33 3 3 ( ) 3 3Bi NO Na OH Bi OH Na NO

3 3 3 3( ) 3 ( ) 3 ( )Bi NO NaOH Bi OH Na NO

El HNO3 diluido y caliente disuelve el sulfuro de bismuto, dando además azufre en

la forma de un precipitado blanco.

El HNO3 en frio no logra solubilizar al precipitado.

2.-Añada NaOH 1M. hasta que la solución esté ligeramente alcalina ¿Qué ocurre?. Escriba su reacción iónica y molecular. Agregue reactivo en exceso ¿Qué ocurre?¿soluble?. luego pruebe la solubilidad en ambos

Se forma un precipitado blanco de hidróxido de Bismuto (III):

El precipitado es muy ligeramente soluble en exceso de reactivo.

3.-Añada NH4OH 3M ¿Qué ocurre?. Escriba su reacio iónica y molecular luego agregue exceso de reactivo, ¿Qué observa?

Bi(NO3)3

Na(OH)

pp Blanco

Bi(NO3)3

NH4(OH)

pp Blanco


3 3 4 2 3 4 3( ) 2 ( ) ( ) ( ) 2 ( )Bi NO NH OH Bi OH NO NH NO

3

3 2 7 2 2 7 3 32 6( ) 6 3( ) ( ) 6 6( )Bi NO K Cr O Bi Cr O K NO

3 2

2 7 2 2 7 32 3( ) ( )Bi Cr O Bi Cr O

3 3 2 2 7 2 2 7 3 32 ( ) 3 ( ) ( ) 6 ( )Bi NO K Cr O Bi Cr O K NO

Se forma una sal básica blanca de composición variable. La reacción química

aproximada es:

El precipitado es insoluble en exceso de reactivo.

4.-Añada 2 gotas K2Cr2O7 (dicromato de potasio) ¿Qué ocurre?. Escriba su ecuación química

Se forma un precipitado amarillo de dicromato de bismuto (III)

REACCIONES DEL IÓN As+++

: Usando (As2O3)

1.-Añadir 1 gota HCL 6M y pasar H2S ¿Qué ocurre?. Escriba la ecuación iónica y molecular correspondiente. Centrifugue y descarte la solución. Lavar el precipitado H2O destilada. Luego agregue NaOH 1M o NH4OH 3M ¿Qué ocurre?. Escriba su ecuación

Bi(NO3)3

K2Cr2O7

pp amarillo

As2O3

HCl

pp amarillo


3

2 2 32 3 6HAs H S As S H

2 3 2 2 3 23 3HAs O H S As S H O

2 3 3 3 3 3 26 ( ) ( ) 3As S NaOH Na AsO Na AsS H O

3 3

2 3 3 3 26 ( ) ( ) 3As S OH AsO AsS H O

3- 2- 4+ +

4 4 4 3 4 3 2AsO + 12 MoO + 3 NH + 24 H (NH ) AsO . 12 MoO + 12 H O

Se forma un precipitado amarillo de sulfuro de arsénico (III):

Se disuelve fácilmente en NaOH formando iones tioarsenito (AsS3)-3 :

3.-Añadir 3 – 5 gotas de NHO3 Ce, Hervir la solución 2; añadir 3 gotas de (NH4) MoO4 agitar, observar el qq. Escribir la ecuación iónica. Centrifugar y separar el pp, agregar a este 3 - 5 gotas de Na OH 3M, agitar la ecuación iónica Calentar la mezcla hasta casi punto de ebullición durante 2 minutos ¿se produce algún cambio? ¿considerando que el H2O2 actúan como oxidante que fenómeno tiene lugar?. Luego añadir a la solución mixtura magnesiana (ClNH4 + Cl2 + NH4OH) agitar vigorosamente ¿Qué precipitado se forma?. Centrifugar y descartar la solución. Lavar el precipitado. Añadir el precipitado 2 gotas de CH3COOH 6M y 2 gotas de NO3Ag 0.5M. Describir el precipitado formando y la ecuación iónica y molecular.

Los arsenitos no reaccionan. Pero hirviendo con HNO3 concentrado se oxidan a

arseniatos y dan la siguiente reacción.

Este precipitado se disuelve en hidróxidos alcalinos y en NH3

REACCIONES DEL IÓN Sb+++

: Usando (SbCl3)

NaOH


3

2 2 32 3 6HSb H S Sb S H

3 2 2 32 3 6HSbCl H S Sb S HCl

2 3 3 3 3 2Sb S + 7HNO 2Sb(NO ) + NO + 3S + 2H O

1.- Añadir 2 gotas de HCL 6M y luego pasar H2S ¿Qué precipitado se forma?. Escribir la ecuación iónica y molecular. Centrifugue y descarte la solución, lave el precipitado luego pruebe la solubilidad del precipitado con HNO3 diluido 3M pero en caliente ¿Qué ocurre?

Se forma un precipitado rojo-naranja de trisulfuro de antimonio, Sb2S3

2.-Añadir 1 gota de HCL 6M y luego agregue 2cc. De H2O destilada. Explique la formación del precipitado blanco, escribiendo la reacción iónica y molecular. Luego agregue 2 gotas de HCL 12M ¿Qué ocurre?. Explique.

Cuando se vierte agua se forma un precipitado blanco de cloruro de antimonilo

SbO.Cl.

SbCl3

HCl

pp rojo-naranja

HNO3

SbCl3

HCl

pp Blanco

H2O


3 2 . 2HSbCl H O SbO Cl HCl

3 4 2 3 2 42 6 ( ) 3 6SbCl NH OH Sb O H O NH Cl

3

4 2 3 2 42 6 ( ) 3 6Sb NH OH Sb O H O NH

2 3 4 2 4 22 ( ) 2( ) 2Sb O NH OH SbO NH H O

Cuando se añade HCl, el precipitado se solubiliza.

3.- Añadir 2 gotas de NH4OH 3M ¿Qué ocurre?. Escriba sus ecuaciones. Luego pruebe la solubilidad en exceso de reactivo. Escriba sus ecuaciones.

Se forma un precipitado blanco de oxido de antimonio (III) hidratado

(Sb2O3).XH2O

El precipitado es soluble en exceso de reactivo formando iones antimonitos:

4.-Añada NaOH 1M ¿Qué ocurre?

Se forma un precipitado blanco de oxido de antimonio (III) hidratado (Sb2O3).XH2O.

SbCl3

NH4(OH)

pp Blanco

SbCl3

Na(OH)

pp Blanco


3

2 3 22 6( ) 3Sb OH Sb O H O

3 2 3 22 6 ( ) 3 6SbCl Na OH Sb O H O NaCl

2 2 2HSnCl H S SnS HCl

2

2 2HSn H S SnS H

REACCIONES DEL IÓN Sn++

: Usando (SnCl2)

1.-Añada 2 gotas de HCL 6M luego pase H2S ¿Qué ocurre?. Centrifugue y descarte la solución. Pruebe la solubilidad con NH4OH 3M ¿Qué ocurre? Explique. Luego experimente la solubilidad con HNO3 diluido en caliente ¿Qué ocurre?. Explique.

Se forma un precipitado marrón de sulfuro de estaño (II), SnS:

Es prácticamente insoluble en soluciones álcalis. 2.-Añada 2 gotas de NaOH ¿Qué ocurre?. Escriba sus ecuaciones iónicas y moleculares. Luego agregue exceso de reactivo ¿Qué observa?. Explique Se forma un precipitado blanco de hidróxido de estaño (II):

SnCl2

HCl

pp marrón

SnCl2

Na(OH)

pp Blanco

Na(OH)


2 22 ( ) 2SnCl NaOH Sn OH NaCl

2

22 ( )Sn OH Sn OH

2 4 2 42 ( ) 2SnCl NH OH Sn OH NH Cl

3.-Añada 2 gotas de NH4OH 3M ¿Qué ocurre?. Escriba sus ecuaciones iónicas

y moleculares. Luego agregue exceso de reactivo ¿Qué observa?. Explique. Con solución de NH4OH, precipita el hidróxido de estaño (II) que no puede disolverse en exceso de hidróxido de amonio.

SnCl2

NH4(OH)

pp Blanco

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Cationes del 2 grupo