CATIONES DEL GRUPO II

CATIONES DEL GRUPO IIFIGMM

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFacultad de Ingeniera Geolgica, Minera y Metalrgica

INFORME DE LABORATORIO N 3 DE ANLISIS QUMICO

Profesor: Ing. Toms Vizarreta Escudero

Integrantes:

Caso Lloclla, Amaro Andrs20142168C Tadeo Fabin, Arnold Isaas20142115G

SECCIN:

S1

ANLISIS DEL GRUPO II DE CATIONES

Fecha de Realizacin: 21 de abril del 2015

NDICE Introduccin....3Objetivos....4Fundamento terico...6Parte experimental.....7Cuestionario...15Conclusiones..20Recomendaciones..20Bibliografa..21

INTRODUCCIONAs como el primer grupo de cationes se caracterizpor la insolubilidad de sus cloruros, el II grupo tiene como reactivo precipitante el H2S enunmediomoderadamentecido (pH =3).Enestegrupo vuelveaaparecerelPb2+, debido a que en el primer grupo precipita solamenteuna cantidad menos aun miligramo pormililitro desoluciny en elcaso delionmercurioso delprimer grupose oxida a mercrico yno precipita comoclorurosino que loshace hasta elsegundocomosulfuro. Para verificar la precipitacin del grupo IIes necesario tener en cuenta algunos factores como son:

a) La acidez( concentracinde iones hidrgeno)b) La ionizacin de H2Sc) Las constantes del producto de solubilidad de los sulfuros del II y IIIgrupos.d) El efecto del ion comn en elequilibrio del H2Se) La formacinde salesbsicas.

OBJETIVOS El 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.

Conocer el comportamiento de los reactivos generales de los cationes del Grupo II

Conocer el comportamiento de los reactivos particulares para cada catin perteneciente, y en que medio se dan a cabo las reacciones, de los cationes de este Grupo II.

Aprender a identificar cada uno de los iones pertenecientes al Grupo II

Conocer las diferentes caractersticas (color, olor, textura, etc.) en sus respectivos precipitados.

Familiarizarnos la base prctica del anlisis qumico aplicado a nivel industrial.

FUNDAMENTO TEORICOPropiedades de los sulfuros de los cationes del GRUPO IISegn fue indicado en informes anteriores, todos los cationes de los GRUPOS I y II se hace precipitar con hidrgeno sulfurado en un medio acido . En este fenmeno se manifiesta la similitud de los cationes de estos grupos.Sin embargo, existe determinada diferencia de propiedades entre los sulfuros de dichos cationes, as como tambin en el comportamiento de los propios cationes frente a otros reactivos. Por ejemplo precipitan con cido clorhdrico en forma de cloruro poco solubles *. Dichos cationes en el desarrollo sistemtico del anlisis se separan desde un principio en forma de cloruros y es por eso pueden ser determinados como componentes de un grupo especial, GRUPO ANALITICO I de cationes.Por otra parte, los elementos restantes, que precipitan con hidrogeno sulfurado en un medio cido, debido a su posicin en la tabla peridica, forman sulfuros que poseen distintas propiedades **. Se les puede clasificar en dos subgrupos:1) Subgrupo de cobre :( Los sulfuros de los cationes de dicho subgrupo, gracias a que en sus elementos prevalece el carcter bsico no se disuelven en lcalis.2) Subgrupo de arsnico :( Los sulfuros de los iones de dicho subgrupo se disuelven en lcalis y en todos los reactivos antes mencionados. Algo aislado se encuentra el catin , cuyo sulfuro no se disuelve en lcalis,, fenmeno que encuentra su explicacin en el carcter ms bsico de en comparacin a . El sulfuro de puede disolverse tan solo en amonio poli sulfurado por cuanto en este caso tiene lugar la oxidacin de a con un oxidante que viene al caso.*Los iones de plomo, debido a una solubilidad relativamente grande de en agua, quedan parcialmente en la solucin junto con los cationes del GRUPO II** Como ya se indic el sulfuro de mercurio se disuelve parcialmente en el sulfuro de sodio formando una tiosal. El sulfuro de cobre se disuelve en poli-sulfuro de amonio formando tambin una tiosal.

El catin muy inestable de tiene una importancia secundaria as que no lo tomamos en cuenta. El catin que forma el cloruro poco soluble , pertenece al GRUPO I, el catin ocupa una posicin intermedia entre el subgrupo de cobre y el subgrupo de arsnico en el GRUPO II. Este puede estar incluido tanto en uno como en otro subgrupo, segn sea el mtodo de clasificacin de estos subgrupos.

NOTA: Segn lo desarrollado en el laboratorio y las instrucciones del Ing. Vizarreta, nosotros lo consideramos dentro del subgrupo de cobre.Para la mayora de los cationes del GRUPO II es muy caracterstica la capacidad de formar complejos con el amoniaco, los cianuros y con otras sustancias; los nicos que no forman complejos de amoniaco son el .

En particular y muy detalladamente analizaremos la capacidad de los iones del subgrupo de arsnico de formar tiosales solubles en agua. Segn fue referido, los sulfuros de los iones de este subgrupo tienen valores pequeos de los productos de solubilidad, no se disuelven en cidos diluidos (que no poseen propiedades de oxidar) y precipitan con sulfuro de hidrogeno en un medio cido (con un A diferencia de los sulfuros de los cationes del subgrupo de cobre, estos sulfuros son capaces de disolverse al ser tratados con formando las llamadas tiosales, por ejemplo

NOTA: Los tiocidos son inestables, no existen en soluciones cidas por descomponerse con desprendimiento de sulfuro de hidrgeno y del sulfuro correspondiente. A diferencia de los tiocidos, sus sales son bien estables.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALEQUIPOS Y MATERIALES: 8 tubos de ensayo Gradilla Piseta con agua destilada Bagueta Embudo de vidrio Papel filtro Papel tornasol Reactivos (NH4OH, Na2S, HCl, (NH4)2Sx, HNO3, H2SO4, CH3COOH, K4Fe(CN)6)PARTE EXPERIMENTAL1. Se inici con una muestra (solucin), que contena los cationes del GRUPO II, como ya es sabido agregamos un papel tornasol para ver de primera vista el medio de la solucin. Este result ser un medio cido, por lo que al no saber qu tan cido estaba, hicimos la respectiva correccin del medio por adicin de 15N hasta llegar ligeramente y la basicidad y luego retornar con cuidado al color rojo del papel de tornasol que indicaba un medio ligeramente cido con la ayuda de HCl .

MEDIO CIDO CORREGIDOMEDIO BSICO

2. Procedimos a agregar y lo que se obtuvo fue una preciptacin marron oscura de los sulfuros de los cationes de los subgrupos.

Tal como se muestra en la siguiente imagen.Seguidamente filtramos para separar los precipitados. Desechamos la solucin pasante carente de los iones de nuestro inters.

FILTRACIONPRECIPITADO GRUPO IIFILTRAMOS

3. Retiramos el papel filtro que contiene los sulfuros precipitados y haciendo uso de la bagueta y una solucin amarillenta de polisulfuro de amonio (NH4)2Sx; discurrimos el precipitado a un vaso (es necesario hacer esta operacin en la zona de extraccin de gases o en un lugar ventilado).

Posteriormente lleve el contenido del vaso a un tubo o 2 tubos dependiendo de la cantidad de solucin obtenida. (Se debe procurar que la solucin vertida en el tubo de ensayo no exceda ms de la mitad del mismo ya que al calentarlo podra haber desprendimientos violentos)

4. Seguidamente sometemos los tubos del paso anterior a bao mara por un corto tiempo (con agitacin). Luego de ello, retiramos los tubos y los filtramos la solucinNOTA: es importante saber que el calentamiento debe ser ligero 40-50 2-3 minutos; ya que una temperatura mayor har que a la solucin pasen los sulfuros del subgrupo del cobre

FILTRAMOSBAO MARA

Llegados a este punto lo que obtenemos es:- Precipitado: HgS, PbS, Bi2S3, CuS, S-Solucin Pasante: contiene a las tiosales (NH4)3AsS4, (NH4)3SbS4, (NH4)2SnS3

Trabajamos primero con el precipitado:a) Anlogamente como ya se explic, discurrimos el precipitado del papel filtro a un vaso, haciendo uso de unos 8 ml. de 6N. Calentar ligeramente (hasta observar un cambio) dejamos enfriar un momento y filtramosLo que obtenemos es un precipitado negro de sulfuro de mercurio que es insoluble en cido ntrico compuesto de .

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

b) Agregar a la solucin unas gotas de H2SO4 9N. Calentamos la solucin hasta observar el desprendimiento de abundantes humos blancos (realizar esta operacin en la campana extractora, no usar mechero). Filtramos y el residuo obtenido corresponde NOTA: debemos resaltar que lo que se hizo en esta paso fue eliminar el presente en la solucin para permitir la precipitacin del . Otro punto es que el no debera estar muy concentrado ya que en ese medio el es soluble (podemos agregar agua destilada para diluir). Todos los nitratos pasan a sulfatos por ser el menos voltil que el Humos blancos

AADIMOS

DESPRENDIMIENTO DE GAS

PRECIPITADO DE

FILTRACIN

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

c) Alcalinizamos la solucin con NH4OH 15N y observar la formacin de un precipitado de color blanco el cual es una sal bsica de bismuto de composicin que depende de la concentracin y temperatura de la solucin. Filtramos. Nota: en este paso se us NH4OH 15N para alcalinizar de paso la solucin ya que en medio cido no hubiera habido precipitacin

PRECIPITADO ADICION

La solucin pasante presenta una tonalidad azul por la presencia del catin . Hasta este punto procedemos con la separacin de y utilizando cianuros. Aadir gotas de KCN hasta decolorar la solucin y aun hasta un exceso de 5 o 6 gotas. Al mismo tiempo esta solucin fue tratada con gotas de lo que nos da un precipitado amarillo de sulfuro de cadmio.

Nos forma una suspensin amarilla.

Trabajamos con la solucin de tiosales del subgrupo de As-Diluimos la solucin y agregamos gotas de 6N hasta lograr aproximadamente un pH. Calentamos y filtramos. (Desechamos la solucin pasante). El precipitado obtenido puede contener (proveniente del )

PRECIPITADOS SUBGRUPO CALENTAMOS

-Traspasar el precipitado con ayuda de unos ml. de a un vaso. Calentamos ligeramente. Filtrar. El precipitado contiene

PRECIPITADO y CALENTAMOS

-La solucin contiene y , se diluye la solucin (que tiene exceso de HCl) hasta que la concentracin de contenido se aproxime a 2.4N. (Nota 2). Calentar la solucin. Luego aadir gotas de Na2S hasta observar la formacin de un precipitado. SOLUCION CON

El precipitado obtenido es: SbS5 y

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

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

Cuestionario1. La muestra recibida es una disolucin acuosa alcalina, que contiene todos los cationes del 2do grupo y cationes del tercer y cuarto grupo. Indique brevemente y con toda claridad a) Cmo separara totalmente el 2do grupo? En primer lugar se aade un papel de tornasol y se procede a acidificar, una vez que el papel tornasol este rojizo se procede a precipitar con Na2S hasta lograr la precipitacin completa se contina filtrando y en el precipitado quedaran los cationes del segundo grupo.

b) Qu precaucin se debe considerar durante la precipitacin? Por qu?La precaucin ms importante es cuidar en todo momento el medio cido debido a que pueden precipitar cationes de otros grupos.

2. Indique con toda claridad a) Cmo se obtienen las tiosales? El primer precipitado obtenido se trata con (NH4) Sx calentar y filtrar, la solucin resultante contienes las tiosales, esta solucin se diluye usando HCl 6N para acidificar y formar el precipitado que contiene As2S3, Sb2S3, SnS2.

b) Cmo se separa el catin antimonio de las tiosales?Una vez que precipitan las tiosales se procede a tratar con HCl 12N en esos momentos precipitara As2S5, luego diluir poco a poco hasta precipitar, con ayuda del Na2S, el antimonio en forma de Sb2S3.

3. El cido sulfrico, H2SO4, comercial, concentrado, que adquiere la facultad es de 18M. Se desea preparar un volumen determinado (V) de H2SO4 9N. Indique con toda claridad Cmo procedera?

Pero se pide H2SO4 9N

Una vez que hallamos la relacin de volmenes final e inicial, entonces observamos que hay una relacin de 1 a 4 por lo tanto a cada litro de H2SO4 se agregan 3 litros de agua para que el volumen aumente a 4 y la concentracin del H2SO4 disminuya a 9N.4. Haga un diagrama esquemtico, indicando la separacin identificacin de cada catin. Escriba las frmulas balanceadas de las reacciones efectuadas.Precipitado Subgrupo II A

(HgS, PbS, CuS, BiS, CdS)Tratar con HNO3 calienteResiduo(HgS)Solucin(Cu2+, Pb2+, Bi3+ Cd2+)Identificar con agua regiaPrecipitado(PbSO4)Solucin(Cu2+, Bi3+, Cd2+)Identificar con bencinaTratar con NH3 en excesoPrecipitado Subgrupo II B

(AsS3, SbS3, (NH4)Sx)Acidificar con HCl 6NResiduo(As2S5, S)Solucin(Sb3+, Sn4+)Disolver con H2O2 amoniacalPrecipitado(Sb2S3)Solucin(Sn4+)Identificar con tiosulfatoTratar con Na2SPrecipitado(As2S3, Sb2S3, SnS2 y S)Tratar con HCl 12NIdentificar con AgNO3Diluir hasta que [HCl] = 2.4N Diluir hasta que [HCl] = 1.2N Precipitado SnS2 Identificar con HgCl2

5. Calculea) Las veces en que vara la solubilidad del PbSO4 en agua destilada con respecto a una solucin de NaNO3 0.082 N.

Usando fuerza inica:

La solubilidad aumenta aproximadamente 3 veces ms en presencia de NaNO3 que con agua pura.

b) Una disolucin de PbSO4, contiene 1.5x10-4 gramo/litro del anin . Calcule el grado de saturacin de la solucin.Del problema anterior la concentracin mxima del []=1.34x10-9 dice que hay 1.5x10-4 entonces la disolucin estar saturada a 1.17%.

6. Calcule el volumen de amoniaco, para disolver 0.3 g de xido de cobre .El volumen necesario de amoniaco se calcula as:

7. Cuantos gramos del anin sulfuro, , estn contenidos en 250ml de disolucin saturada de CuS y , Donde s es la concentracin:

Ahora para el sulfuro de arsnico (III)

Entonces la cantidad total del anin sulfuro que hay es la suma de ambas masas halladas.

CONCLUSIONESSe comprueba la presencia de los cationes del segundo grupo, al obtener los diversos precipitados.Los cationes del grupo IIA Y los del grupo IIB son solubles en distintos compuestos por esa razn se deben identificar de manera diferente.RECOMENDACIONESSe debe tener cuidado con el medio, pues este debe ser cido para que los cationes precipiten, por eso mantener el pH por debajo de 7 es muy importante, esto se debe hacer usando el papel tornasol.Tener cuidado al usar el HNO3 pues es muy voltil y txico

BIBLIOGRAFAANALISIS QUMICO CUALITATIVO, LUISJ. CURTMAN, MADRID 1959SEMIMICROANLISIS QUIMICO CUALITATIVO, ALEXIEV, EDITORIAL MIRFUNDAMENTOS DE QUIMICA ANALTICA, SKOOG & WEST EDITORIAL REVERT

ANLISIS QUMICO1