2 div. cationes
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ANÁLISIS SISTEMATICO DE LA SEGUNDA DIVISIÓN DE CATIONES
1. INTRODUCCIÓN
Así como el primer grupo de cationes se caracterizó por la insolubilidad de sus cloruros, el II grupo
tiene como reactivo precipitante el H2S en un medio moderadamente ácido (Ph = 3). En este
grupo vuelve a aparecer el Pb++, debido a que en el primer grupo precipita solamente una
cantidad menos a un miligramo por mililitro de solución y en el caso del ión mercurioso del primer
grupo se oxida a mercúrico y no precipita como cloruro sino que los hace hasta el segundo como
sulfuro.
Para verificar la precipitación del grupo II es necesario tener en cuenta algunos factores como son:
a) La acidez ( concentración de iones hidrógeno)
b) La ionización de H2S
c) Las constantes del producto de solubilidad de los sulfuros del II y III grupos.
d) El efecto del ión común en el equilibrio del H2S y
e) La formación de sales básicas.
Así de las diversas clasificaciones propuestas, la más popular y satisfactorio desde el punto de vista
de la práctica de laboratorio, de la industria y de la aplicación de la teoría de las soluciones, es la
que se basa en precipitaciones sucesivas con ion Cl-, ion S= en medio ácido, S= en medio básico y
ion CO3-2, tenemos
Ubicación en la tabla periódica
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Para realizar un estudio de las diferencias y similitudes químicas y físicas de los iones en solución,
sólo tendremos en cuenta aquellos elementos considerados comunes y/o importantes o de con una
abundancia relativamente alta en la naturaleza.
Segunda división (Grupo 2) son aquellos cationes cuyos sulfuros son insolubles en ácidos diluidos.
Precipitan con H2S en medio ácido 0,3 N de HCl:
Cd2+, Cu2+, Pb2+, Hg2+, Bi+3, Sn2+/4+, As+3/5+, Sb3+/5+, Se4+, Te4+, Pt2+, Au+/3+
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo General
Realizar el reconocimiento de cationes de la segunda división mediante
reacciones características para cada catión.
2.2. Objetivos Específicos
Analizar las características cualitativas presentes en la identificación de los
cationes del grupo 2.
Determinar las reacciones obtenidas en la identificación de Hg2+, Pb2+,
Bi3+, Cd2+,Cu2+, As3+,As5+,Sb3+, Sb5+, Sn2+, Sn4+.
Verificar los colores de los iones formados.
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3. FUNDAMENTO TEORICO
Dado que el análisis cualitativo se basa en la separación de iones por medio de un reactivo general
(o de grupo) utilizamos H2S en medio ácido para efectuar la separación de los cationes de la 2° división.
Ubicación en la tabla periódica
Vamos a ver cuál es el medio ácido óptimo para realizar dicha separación
H2S HS - + H+
K1 = 1.10-7 = [HS -] * [H+] / [H2S]
HS - S2- + H+
K2 = 1.10-15 = [S =] * [H+] / [HS
-]
H2S S2- + 2 H+
KT = K1 * K2 = 1.10-22 = [S
=] * [H+]2 / [H2S]
El H2S es un gas poco soluble en agua (una solución saturada a temperatura y presión ordinaria alcanza
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solamente una concentración de 0,1M en H2S)
El producto de KT * [H2S] es una constante y se la conoce como producto iónico para el H2S
KT * [H2S] = K1 * K2 * [H2S] = 1.10-22 * 0,1 = 1.10-23 = [S2-] * [H+]2 (I)
Esta ecuación nos muestra que al fijar la concentración de [H+] queda fijada perfectamente la [S =] y por lo
tanto se controla así toda precipitación que implique el equilibrio
y S2- + 2 Mey+ Me2Sy
La concentración de [H+] necesaria para evitar la precipitación de un sulfuro metálico dado, puede
calcularse a partir de (I) y la Kps correspondiente. Para producir la separación entre el 2° y 3° grupo se
deben comparar los Kps de los distintos sulfuros metálicos y se encuentra que el Kps del sulfuro más
soluble del grupo 2° es el SnS que es del orden del 10-26 y el del más insololuble del grupo 3° es el ZnS es
de 10-24, es posible establecer mediante el cálculo, el pH adecuado para una buena separación entre ellos.
HgS Kps HgS = 10-51
CuS Kps CuS = 10-36
Bi2S3 Kps Bi2S3 = 10-33
CdS Kps CdS = 10-27
PbS Kps PbS = 10-28
SnS Kps SnS = 10-26
ZnS Kps ZnS = 10-24
Ce2S3 Kps Ce2S3 = 10-10
NiS Kps NiS = 10-19,5
CoS Kps CoS = 10-21
MnS Kps MnS = 10-13
FeS Kps FeS = 10-18
Considerando que [Me] 10-2
Kps = 1.10-26 = [S2-] * [Sn2+]
[S2-] = Kps / [Sn2+] [S2-] = 1.10-26 / 1.10-2 = 1.10-24
[H+] = (1.10-23 / 1.10-24)½ = 3
es la [H+] en el cual comienza a precipitar el SnS
ps = 1.10-24 = [S2-] * [Zn2+]
[S2-] = Kps / [Zn2+] [S2-] = 1.10-24 / 1.10-2 = 1.10-22
[H+] = (1.10-23 / 1.10-22)½ = 3.10-1
es la [H+] en el cual comienza a precipitar el ZnS en consecuencia la [H+] debe ser mayor que este último
valor, pero menor que 3 para que precipite todo el SnS.
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Por lo tanto 0,3 < [H+] < 3
Si [H+] = 0,3 M implica [S2-] = 1.10-23 / (0,3)2 = 1.10-23 / 0,09 = 1,1. 10-22
Resulta [Sn2+]soluc. = Kps / [S2-] = 1.10-26 / = 1.10-22 = 1.10-4
% [Sn2+] = 1.10-4 / = 1.10-2 = 1 %
o sea que se precipita el 99% del Sn2+ inicial. Esto no es una precipitación cuantitativa la cual me
pide un valor del 99,9% pero se logra una buena separación.
Veamos ahora porque conviene [H+] < 3 M. Esto es porque hay una variación de acidez en el transcurso de
la precipitación; pues:
y H2S + 2 Mey+ Me2Sy + 2y [H+]
Supongamos que tenemos todos los cationes de 2° división y los precipitamos totalmente, el aumento de
acidez (es decir el aumento de la concentración de protones) será y veces la suma de todas las
concentraciones carga de todos los cationes. Por ejemplo si tenemos:
Hg2++ H2S HgS + 2 H+
Pb2++ H2S PbS + 2 H+
Cd2++ H2S CdS + 2 H+
Sn2+ + H2S SnS + 2 H+
Cu2+ + H2S HgS + 2 H+
Mo6+ + 3 H2S MoS3 + 6 H+
2 Bi3+ + 3 H2S Bi2S3 + 6 H+
2 Sb3+ + 3 H2S Sb2S3 + 6 H+
2 As3+ + 3 H2S As2S3 + 6 H+
As5+ + H2S As3+ + Sº + 2 H+
Sn4+ + H2S Sn2+ + Sº + 2 H+
Sb5+ + H2S Sb3+ + Sº + 2 H+
La concentración de [H+] será 40 veces 10-2 es decir que el aumento es de aproximadamente 0,4 M. La [H+]
final estará incrementada en aproximadamente 0,4 M, y para que precipite el Zn necesito una concentración
de 3 M que no debo superar. En consecuencia, para precipitar 2º de cationes necesito una concentración de
[H+] = 0,3 M. Hemos hecho una discusión simplificada basándonos nada más que en los Kps, en los
estados de oxidación de algunos elementos de segunda y en el producto iónico del sulfhídrico, pero en
realidad es mucho más complejo, pues existen otros factores que influyen en la solubilidad modificando la
[Men+] libre o la del [S2-] y estos pueden ser:
1. Formación de compuestos clorados.
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Si bien en medio H2SO4 relativamente fuerte precipitan los sulfuros de Sn2+, Sb3+, estos no lo hacen en
un medio clorhídrico debido a la formación de complejos del tipo: SbCl4-, SbCl6
3-, SnCl62-, etc.
2. Formación de complejos con otros aniones existentes en solución (CN-, F-, Ox2-, S2-, CO32-, PO4
3-, etc)
y por esto es que se realiza en general la solución preparada
3. Presencia de oxidantes. Pues oxidan al H2S originando Sº que en pequeñas cantidades es beneficioso
en la separación de 2 A de 2 B, pues facilita la formación de tiosales, pero no en cantidades grandes
pues adsorbería en su superficie sulfuros metálicos (MeS), impidiendo de esta forma su posterior
separación, disolución, etc. Si la oxidación es enérgica puede llegar a oxidar el S2- a SO42-, lo cual
precipitaría otros iones, además de disminuir la [S2-] del medio. Por esto esta sepación debe efectuarse
lo más ajustado posible.
La precipitación de los sulfuros con tioacetamida es una precipitación en fase homogénea y se han
postulados dos mecanismos distintos, a partir de la cinética para la reacción de precipitación de los MeS:
Hidrólisis y directa
Hidrólisis:
Esta catalizada por los H+ y los HO –
H2O
+
+
H2S
En este caso la solución a temperatura ambiente queda con una concentración menor que 0,1 M en H2S
(sol. sat.) corriéndose el riesgo de no precipitar completamente Sn, Cd y Pb, Además para favorecer la
hidrólisis es necesario calentar, con lo cual se pierde parte del H2S formado por volatilización. Por esto se
agrega un gran exceso. Por otra parte la tioacetamida es un agente reductor más poderoso que el sulfhídrico
y las reacciones redox secundarias pueden ser muy importantes modificando los estados de oxidación.
Directa
Este mecanismo propone que el metal reacciona directamente con la tioacetamida (TA) y el compuesto por
calentamiento en medio acuoso se descompone precipitando el sulfuro correspondiente.
Ejemplo:Ag(TA)4Cl Ag2S precipitado (los complejos dan soluciones opalescentes blancas)
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Los sulfuros en general tienden a dar suspensiones coloidales y en especial aquellos que tienen Kps
pequeños (CuS, As2S3), por esto es que se deben lavar con un electrólito fuerte, como el NH4NO3, para que
no pepticen.
Debido a la estrecha relación existente entre la química del O y del S, se observa en los sulfuros un
anfoterismo como el que existe en los óxidos.
La disolución de los sulfuros en exceso de sulfuro originando el anión correspondiente a la tiosal o por los
oxidrilos (dando oxisales), obedecen a las mismas reglas que regulan la disolución de los hidróxidos en
exceso de hidroxilos. En consecuencia formarán tiosal los sulfuros de los cationes muy ácidos, o sea, los
sulfuros de los elementos de valencia elevada y de poco volumen atómico.
Los elementos típicos formadores de tiosales son: Ge, As, Sb, Sn (también el Mo, Se, Te y algo el Hg).
Debido a esto, se separan con el agregado de sulfuros y/o de hidroxilos y se forman los subgrupos 2 A y 2
B, en otras palabras, estos sulfuros actúan como ácidos frente a las bases hidroxilo o sulfuro.
Debido a que los hidroxilos no poseen el carácter sulfurante, al emplear éste como reactivo en la separación
de 2 A de 2 B solo disolverán a aquellas sulfuros más ácidos y en la solución se originan mezclas de oxisal
y oxosal
Ejemplo: As2S3 + 6 HO- As2S33- + As2O3
3- + 3 H2O
2ª A de CATIONES
El precipitado se disuelven haciendo uso al hecho de que los sulfuros metálicos pueden disolverse
por la disminución de la [S2-], de la concentración de [Men+] o de ambos a la vez. La disminución de la [S2-]
se consigue por la acción de los [H+] de los ácidos a que forman H2S, o de los oxidantes que dan Sº y/o
SO42-, se utiliza el HNO3 aprovechando esto pues crea un medio ácido y oxidante a la vez. Empleamos
estos efectos para separar a los sulfuros del grupo 2 A
Se sabe que la [S2-] está en razón inversa al cuadrado de [H+]:
[S2-] = K = [H2S] / [H+]2
De manera que la adición de [H+] disminuirá la [S2-], consiguiendo la disolución del sulfuro si su producto
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de solubilidad no es muy elevado (Ejemplo típico Sn y Sb con HCl del subgrupo 2B). Generalmente cuanto
más noble es el metal, más insoluble es el sulfuro en los ácidos y en éstos se necesita además la acción
oxidante, debido a que su Kps es pequeño (Cu, Pb); en aquellos casos en que los sulfuros son muy
insolubles como los de Hg, Au, Pt y Pd, se necesita además la acción conjunta de un complejante que actúe
sobre la [Men+]. Esto se logra con el agregado de HCl.
En la disolución nítrica se separa el Pb2+ por agregado de H2SO4 precipitándolo como PbSO4 insoluble; en
esta etapa debo asegurar la eliminación completa del ácido nítrico pues éste afecta la solubilidad del sulfato
de plomo. Nos aseguramos la ausencia del nítrico por el desprendimiento humos blancos (debidos al SO3
que me asegura la eliminación del NO), esto se realiza por calentamiento de la solución.
La separación de Bi, Cu y Cd se basa en que uno de estos iones el Bi no forma iones complejos con el NH3
; esto es debido a que al ser el NH3 un electrólito débil, se encuentran en solución las especies NH3, NH4+ y
HO- y en consecuencia puede actuar como hidróxido y/o complejante; y como el efecto complejante es más
importante que el efecto básico, éste actúa preferentemente sobre los iones Cu y Cd dando los complejos
amoniacales correspondientes (todo los cationes que forman complejos amoniacales se encuentran juntos
en el sistema periódico: Co, Ni, Cu, Cd, Zn, Ag, Pd y Rh). El Bi no forma complejo debido a que sus
orbitales internos se encuentran completos.
Cd2+ + 4 NH3 Cd(NH3)42+ Ki = 2,5.10-7 Kf = 4,0.106
Cu2+ + 4 NH3 Cu(NH3)42+ Ki = 5,0.10-10 Kf = 2,0.109
El complejo amoniacal del Cu2+ es azul, por lo tanto, una solución de este color indica presencia de Cu2+.
El agregado de CN- tiene por objeto evitar la interferencia del cobre durante la precipitación del Cd como
sulfuro. Se obtienen los complejos cianurados correspondientes.
Cd(NH3)42+ Cd2+ + 4 NH3 Ki = 2,5.10-7
Cd2+ + 4 CN- Cd(CN)42-
Kf = 7,0.1016 Ki = 1,4.10-17
Cd(NH3)42+ + 4 CN- Cd(CN)4
2- + 4 NH3 K1 = 1,7.1010
Cu(NH3)42+ Cu2+ + 4 NH3 Ki = 5,0.10-10
Cu2+ + CN- Cu+ + ½ (CN)2 Kr = 1.1010
Cu+ + 4 CN- Cu(CN)43-
Kf = 2.1027 Ki = 5,0.10-28
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Cu(NH3)42+ + 5 CN- ½ (CN)2+ 4 NH3 + Cu(CN)4
3- K2 = 5,0.1027
Además la reacción entre cobre y cianuro sufre una óxido reducción dando el ion Cu(I) y el gas ½
(CN)2 en medios ácidos y básicos moderados según la reacción:
Cu2+ + 2 CN- Cu(CN)2 ½ Cu2(CN)2 + ½ (CN)2
en medio de pH > 11 el producto de reacción es Cu(I) y CNO-, según la reacción:
2 Cu(NH3)42+ + 9 CN- + 2 HO- 2 Cu(CN)4
3- + H2O + 8 NH3 + CNO-
El desplazamiento del NH3 por el CN- es debido a la menor Ki de estos complejos. Por esta
diferencia de estabilidad de estos complejos, puede hacerse la separación con el uso [H2S], debido a que el
complejo Cd(CN)42- suministra una concentración de Cd2+ en solución, aún en exceso de CN-, que permite
la precipitación del CdS (amarillo) con el H2S.
Supongamos:
[Cu2+] = 1.10-2 [Cd2+] = 1.10-2 [S2-]f sol. = 1.10-2 y [CN-]en exc. = 2.10-2
Kps = [S2-] * [Cd2+] = 1,4.10-28
Kps = [S2-] * [Cu+]2 = 2.10-47
1.10-2 = [Cu+] + Cu(CN)43- 1.10-2 = [Cu+] (1 + [CN-]4 / Ki)
[Cu+] = 1.10-2 * Ki / (Ki + [CN-]4) [Cu+] = 1.10-2 * 5.10-28 / (5.10-28 + 16.10-8)
[Cu+] = 5.10-22 / 16 = 3.10-23
[Cu+]2 * [S =] = 1.10-2 * 9.10-46 = 9.10-48 o sea está en el borde y no precipita.
En cambio para el Cd:
1.10-2 = [Cd2+] + Cd(CN)42- 1.10-2 = [Cd2+] ( 1 + [CN-]4 / Ki )
[Cd2+] = 1.10-2 * Ki / (Ki + [CN-]4) [Cd2+] = 1.10-2 * 1,4.10-17 / (1,4.10-17 + 16.10-8)
[Cd2+] = 1,4.10-11 / 16 = 8,7.10-13
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[Cd2+] * [S2-] = 1.10-2 * 8,7.10-13 = 8,7.10-15 precipita en estas condiciones.
A la solución nítrica de los cationes de 2° A (Pb2+, Cd2+, Cu2+, Bi3+) se le
puede realizar una separación e identificación cromatografía radial sobre
papel con KI-cinconina, comparando los resultados con los obtenidos con
una solución patrón conteniendo la mezcla de Pb2+, Cu2+ y Bi3+ en las
proporciones 1:2:2.
2ª B de CATIONES
Acidulando la solución de las tiosales vuelve a reprecipitarse los sulfuros de estos cationes, y esto
es debido a su carácter anfótero. La separación se debe a la disminución de la [S=] por acción del HCl. El
motivo por el cual no se disuelve el As2S3 o As2S5 es debido al aumento de densidad de carga del arsénico
con respecto al Sn y Sb (disminución del radio) lo cual hace que tenga características más ácidas.
A posterior se hace la separación de Sn y Sb se debe a que el C2O4H2 forma un complejo más
estable con el Sn que con el Sb y en consecuencia no es desplazado el Sn por el H2S, cuando se quiere
precipitar el Sb.
4. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS
Materiales
4 Tubos de ensayo
1 Varilla de vidrio
1 Capsulo de porcelana
1 Gotero
1 Pipeta
1 Pinzas de madera
1 Vaso de precipitado de 250 ml
1 Gradilla
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1 Pizeta
1 Pera de goma
1 Alambre de Cobre
1 Clavo de hierro
Equipos
1 Centrifugadora
1 Hornilla eléctrica
Reactivos
Agua destilada (H2O dest.)
Amoniaco concentrado (NH3(c))
Ácido clorhídrico concentrado (HCl(c))
Ácido clorhídrico 3M (HCl 3M)
Sulfuro de hidrogeno (H2S) (No se uso)
Sulfato de sodio (Na2S) (Se uso de cuenta (H2S))
Nitrato de Amonio ( NH4NO3 0.5 M)
Hidróxido de Sodio concentrado (Na(OH) (c))
Hidróxido de Sodio 6 M (Na(OH) 6M)
Agua sulfhídrica
Ácido nítrico concentrado (HNO3(c))
Acido Sulfúrico concentrado (H2SO4 (c) )
Acetato de amonio 3M (NH4Ac 3M)
Cromato de potasio 1M (K2CrO4 1M)
Amoniaco concentrado (NH3(c))
Cianato de potasio
NaHSnO2
Agua oxigenada (H2O2)
Molibdato de amonio ((NH4)2MoO4) (s)
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5. PROCEDIMIENTO
MUESTRA: Contiene del 2do al 5to
grupo de cationes.
Colocamos la muestra en un tubo
de ensayo aforado a 3 ml.
La solución se hace alcalina con NH3(c),
neutralidad (tornasol) con HCl (c)
Se ajusta con HCl diluido, para
tener [H+] final a 0.3M
Centrifugamos
Agregamos Na2S (l) gota a gota
Precipitado :
S2- + Hg2+ HgS (Negro)
S2- + Cu2+ CuS (Pardo a Negro)
3 S2- + 2 As3+ As2S3 (Amarillo)
3 S2- + 2 Sb3+ Sb2S3 (Naranja rojizo)
3 S2- + 2 Bi3+ Bi2S3 (Pardo)
S2- + Pb2+ Cl2SPb (Rojo) PbS (Negro)
Solución 1:
3ra hasta la 5ta división de cationes
(color amarillo bajito)
ESQUEMA: PROCEDIMIENTO DE OBTENCION DE LOS CATIONES DE LA SEGUNDA DIVISION
Se Separa en:
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Ebullición
bajo
campana
Lavamos el precipitado con 5 gotas de
NH4NO3
Centrifugar
Precipitado: (Olor a pólvora).
Solución:
Se lo lleva a la solución 1
Disolver con 0.5 ml NaOH 6M,
agregar 2 ml de agua destilada y
calentar la solución en baño
maría (t=3min.)
Agitar y
centrifugar
Se agrega 3 gotas de
agua sulfhídrica
Solución: (2B)
Hg2+
Sn2+ y Sn4+
Se4+
As3+ y As5+
Sb3+ y Sb5+
Precipitado: (2A)
Cd2+ (CdS)
Cu2+ (CuS)
Pb2+ (PbS)
Hg2+ (HgS)
Bi3+ (Bi2S3)
Se Separa en:
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Precipitado: 2o “A” Cationes
HgS, PbS, Bi2S3, CuS, CdS
Agregar
1 ml
HNO3(c)
Calentar en baño maría
agitando durante 3 min.
Centrifugar
Precipitado:
HgS (Negro)
Hg2S(NO3)2Hg (Blanco)
So
Solución: Pb2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+
2 NO3- + 8 H+ + Bi2S3 2 Bi3+ + NO + 4 H2O + 3 So
2 NO3- + 8 H+ + 3 CuS 3 Cu2+ + 2 NO + 4 H2O + 3 So
2 NO3- + 8 H+ + 3 CdS 3 Cd2+ + 2 NO + 4 H2O + 3 So
2 NO3- + 8 H+ + 3 PbS 3 Pb2+ + 2 NO + 4 H2O + 3 So
Agregar 3 gotas
de
HSO4 (c)
Llevar a baño maría y hervir bajo
campana hasta humos blancos
Enfriar
bajo
campana
Agregar 0.5 ml de H2O destilada. Agitar
(1min.) en baño maría
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Agregar
Identificar Pb con (3 gotas) K2CrO4 1M
Identificar Bi con SnO22-
Solución: Cd2+, Cu2+, Bi3+ Precipitado: PbSO4
Pb2+ + SO42- PbSO4 (Blanco)
3 gotas de NH4Ac 3M
Agregar
Solución:
PbSO4 + 4 NH4AcO Pb(AcO)42- + SO2- + 4 NH4
+
Precipitado:
Pb(AcO)42 + CrO4
2- Pb CrO4 (Amarillo)
Añadir
NH3(c) hasta neutralizar
0.3 ml de NH3(c)
(exceso)
Centrifugar
Precipitado: Bi(OH)3 Solución: Cu(NH3)42+ , Cd(NH3)4
2+
Blanco de una sal
básica de Bi
composición variable
Agregamos NaHSnO2
Precipitado:
2 Bi3+ + 3 SnO22- + 6HO- 2Bio (negro) + 3 SnO3
2- + 3H2O
A
Separar
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Agregar KCN
CN- (Exceso)
Identificar Cd con Na2S
A
Solución:
Cu2+ + 2 NH3 Sal básica + 2 NH3 Cu (NH3)42+ (Azul)
Cd2+ + 2 NH3 Cd(OH)2 (Blanco) + 2 NH3 Cd(NH3)42+ (Incoloro)
CN-
Precipitado:
Cu(NH3)42+ + 4 CN- Cu (CN)2 (Amarillo)
Cd(NH3)42+ + 2 CN- Cd (CN)2 (Blanco)
Solución:
Cu (CN)2 ½ Cu2(CN)2 + ½ CN- Cu(CN)43-
Cd (CN)2 + 2CN- Cd (CN)42-
Precipitado:
Cd (CN)42- + Na2S CdS (Amarillo) + 2CN- + 2 NaCN
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Lavar con 3 gotas de H2O.
Desechar el líquido del
lavado
Disolver con 4 gotas de
agua regia (3 de HCl (c) y
1 de HNO3(c) )
Calentar en baño maría.
Llevar a sequedad
Agregar 3 gotas agua y
centrifugar
Precipitado:
Hg2+
Solución
(Desechar la
solución)
Identificar Hg
con Cuo
(alambre de Cu)
Reacción: Oxido-Reducción
Hg2+ + Cuo Hgo (Negro) + Cu2+ (Celeste)
1
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Neutralizar con HCl 6 M hasta acidez (pH<5)
HgCl2 Reconocer Sn
Solución: 2o “B” Cationes
Solución básica (NaOH) de los sulfuros (exceso de HO- y S2-) formando tiosales
As2S33- + As2O3
3-, Sb2S33- + Sb2O3
3-, Sn2S32- + Sn2O3
2-, HgS22-
Saturar la solución con Na2S (l), se calienta en baño maría.
Centrifugar
Solución:
Se descarta
Precipitado:
As2S33- + As2O3
3- + H+ As2S3 (Amarillo)
Sb2S33- + Sb2O3
3- + H+ Sb2S3 (Rojo anaranjado)
Sn2S32- + Sn2O3
2- + H+ Sn2S3 (Parduzco)
Agregar 1 ml de HCl (c) , agitar con una varilla
Centrifugar
Solución (S):
Sb3+ (Complejos coloreados)
Sn2+ /4+ (Complejos coloreados)
Precipitado
2
Agregar un Clavo de Feo
Primero reacciona el Sn y luego el Sb
Solución:
Feo + SnCl62- Sn2+ + Fe2+ + Cl-
Precipitado:
Sn2+ + HgCl2 Hg2Cl2 (Blanco) + Sn4+
Sn2+ + HgCl2 Hgo (Negro) + Sn4+
Precipitado:
Feo + SbCl63- Sbo (Negro) + Fe2+ +Cl-
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G
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NO Diluir y pasar Na2S Identificar Sb
SI
Oxidar
Diluir y agregar ácido oxálico
Identificar Sb
Agregar Rodamina B
Na2S
G
Presencia
de Sn
Precipitado:
Cl6Sb3- + Na2S Cl- + Na+ + Sb2S3
(Rojo naranja)
Solución:
Sb5+
Solución:
Compuesto violeta
Solución:
Se forman los complejos
Me-Oxalatos
Precipitado:
Sb2S3 (Rojo naranja)
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Precipitado:
So (Amarillo)
As2S3 (Amarillo)
Sb2S3 (Rojo anaranjado)
SnS2 (Amarillo parduzco)
2
Lavar con 0.5 ml de HCl 6M, agitar
con una varilla
Centrifugar
Precipitado (amarillo)
Solución:
Llevar a la solución (S)
Agregar 1 ml de NH3 (c) y 5
gotas de H2O2 30 vol.
Agitar y
Centrifugar
Precipitado:
So
Solución:
AsS33- + AsO3
3- (Blanco lechoso)
Identificar As con (NH4)MoO4-
As (Precipitado blanco)
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6. OBSERVACIONES
En una primera instancia la muestra principal que contiene del 2º al 5º grupo de cationes, fue
neutralizada mediante la inclusión de NH3 y HCl(c), esta neutralidad fue verificada a través del
papel tornasol. También cabe mencionar que después de agregar HCl(diluido), se tuvo que cambiar
el reactivo en la siguiente inclusión esto debido a la falta de H2S (g), el mismo fue sustituido por
Na2S (l) en toda la experiencia, al agregar la 1º gota de Na2S se formo un precipitado café
inmiscible, en la 2º gota este precipitado se torno café oscuro y después de 15 gotas mas la solución
se torno café claro.
Esta solución paso a la centrifugación (3 min.); del cual se obtuvo:
Precipitado I.-Los colores que se observaron fueron diversos
entre ellos tenemos a: HgS (Negro), CuS (Pardo a Negro), As2S3
(Amarillo), Sb2S3 (Naranja rojizo), Bi2S3 (Pardo), PbS
(Negro). Que en general se observo un color variado con una
tonalidad café.
Solución I.- Se logro observar
un color amarillo bajo, este
contenía del 3º al 5º división de
cationes. Se descarto la solución.
Después de la ebullición que se realizo bajo campana, lavado (con NH4NO3) y posterior
centrifugado del precipitado se observó:
Precipitado.- Este desprendió un olor muy parecido al de la pólvora.
Luego de la disolución del precipitado con NaOH (6M) y agua, la solución
desprendió un olor desagradable y se torno de color amarillo bajo, observándose
la formación de partículas; llevándose esta solución a baño maría por 3 minutos,
al culminar este tiempo se noto la formación de un precipitado inmersa en una
solución de color amarillo bajo, a esta solución se agrego 3 gotas de H2O
sulfhídrica, esta ultima aclaro la solución, la cual fue seguidamente centrifugada.
Solución.- Fue
agregado a la
solución 1.
Después de la centrifugación del precipitado en la solución se obtuvo:
Precipitado 2A.- Solución de color amarillo
oscuro que contiene los siguientes
precipitados, Cd2+ (CdS) , Cu2+ (CuS) , Pb2+
(PbS) , Hg2+ (HgS) , Bi3+ (Bi2S3)
Solución 2B.- Solución transparente. Contiene
a los inoes: Hg2+ , Sn2+ y Sn4+ , As3+ y As5+ , Sb3+ y
Sb5+
Precipitado 2A.- Luego de agregar 1 ml de HNO3(c) la solución se observo una mezcla de colores
verde oscuro y verde lechoso, esta solución desprendió vapores amarillos antes y durante la
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exposición a baño maría, después de llevar la solución a baño maría la solución se torno verde bajo,
observándose también que las paredes del tubo que contenían a la solución se tornaron de color
naranja.
Esta solución fue enfriada bajo campana y posteriormente centrifugada:
Precipitado II: De color blanco
oscuro que está en poca
cantidad en el tubo de ensayo
que contiene: HgS (Negro),
Hg2S(NO3)2Hg (Blanco)
Solución II: Color celeste que contiene a los cationes: Bi3+, Cu2+,
Cd2+, Pb2+.
Solución II.- Después de agregar acido sulfúrico concentrado y hervir bajo campana se observo
que a solución se torno celeste desprendiendo humos blancos que son NO2 (vapores tóxicos).
Luego de enfriar bajo campana y agregar 0.5 ml de H2O destilada (agitando el tubo de ensayo) en
baño maría, y seguidamente se centrifugo.
Precipitado: Se observo un precipitado
blanco (PbSO4) y luego al agregar 3 gotas de
NH4Ac 3M se observo que el precipitado
cambio de color, la solución que contiene el
precipitado es de color amarillo (Pb CrO4).
Solución: Cd2+, Cu2+, Bi3+
Se agrego NH3(c) hasta neutralizar la solución se
torno celeste luego se agrego NH3(c) (exceso) y se
procedió a centrifugar:
Después de la centrifugación de la solución Cd2+, Cu2+, Bi3+ se observo:
Precipitado: Color blanco (una sal básica del
Bi de composición variable) donde existe
Bi(OH)3 identificamos el Bi agregando KI,
logrando que la solución se torne de color azul
oscuro.
Solución: Color blanco, para la identificación del
cadmio se agrego KCN observándose un
precipitado amarillo (Cu (CN)2) claro con tonos
de color blanco (Cd (CN)2).
Y finalmente se agrego Na2S para identificar Cd
y se obtuvo una solución de color amarillo (CdS).
Precipitado II:
Se Lavo con 3 gotas de H2O. Desechamos el líquido del lavado luego se disolvió con 4 gotas de
agua regia, posteriormente se llevo al baño maría (debajo de la campana) y se lo llevo a calentar
donde no se pudo llevar a sequedad en su totalidad, luego se agrego 3 gotas de agua destilada y
se lo llevo a centrifugar; donde se formo un precipitado que contenía al mercurio y una solución
(la solución fue descartado. Donde posteriormente se identifico la presencia de Hg 2+ con un
alambre de cobre, donde se observa que el alambre de cobre cambio a un color celeste bajito.
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Solución: 2 “B”
Se llevo la solución a medio básico a través de la inclusión del NaOH (Solución básica de
hidróxido de sodio de los sulfuros con exceso de HO- y S2-) así formando los tiosales, luego se
agrego HCl 6M para neutralizar la solución, Na2S y se observo que la solución se torno
amarillo formándose un precipitado de color blanco lechoso, desprendiendo un olor muy
desagradable, el mismo fue llevado a baño maría, posteriormente fue centrifugado.
Precipitado: Color Amarillo parduzco con poca tonalidad de color
naranjado dicho precipitado contiene a los iones: As2S3 (Amarillo),
Sb2S3 (Rojo anaranjado), Sn2S3 (Parduzco)
Solución: Fue
descartado
Se agrego 1 ml de HCl (c) y se lo agito con una varilla de vidrio al precipitado y se paso a
centrifugar.
Precipitado Q: Tiene un color amarrillo que
contiene a los iones: So (Amarillo), As2S3
(Amarillo), Sb2S3 (Rojo anaranjado) y SnS2
(Amarillo parduzco)
Solución S: incoloro
Sb3+ (Complejos coloreados)
Sn2+/ 4+ (Complejos coloreados)
Al precipitado Q se agrego HCL 6M y se paso a centrifugar nuevamente y se tiene:
Precipitado P.- Amarillo Solución.- De color cristalino, se añadió a la
solución S.
Al precipitado P se agrego 1ml de NH3 y 5 gotas de agua oxigenada (H2O2) formándose una
solución blanco lechoso, este paso a centrifugación.
Precipitado: Fue descartado el precipitado
que contenía So
Solución: Se identifico la presencia de As con
(NH4)2MoO4-, para esto se agrego unos
cristales en pequeña cantidad de (NH4)2MoO4-
(s), a la solución y se observa que se forma un
precipitado blanco (As).
Solución S: se dividió en tres partes: Se identifico la presencia de Sb con Feº introduciendo un clavo en un tubo con la
tercera parte de la solución se observa que el hierro cambia cambio de color se
oscureció.
Se agrego cristales de acido oxálico y se saturo con Na2S observándose la formación de un precipitado amarillo confirmando la presencia de Sb.
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7. CONCLUSION
Se pudo determinar e identificar los cationes de la segunda grupo teniendo como resultados los
siguientes los siguientes reactivos de identificación con sus respectivas reacciones de y colores
característicos:
K2CrO4: Pb(AcO)42 + CrO4
2- Pb CrO4 (pp amarillo)
NaHSnO2: 2 Bi3+ + 3 SnO22- + 6HO- 2Bio (pp negro) + 3 SnO3
2- + 3H2O
Na2S: Cd (CN)42- + H2S CdS (pp amarillo) + 2CN- + 2 HCN
Cuo (Alambre de cobre): Hg2+ + Cuo Hgo (pp negro) + Cu2+ (pp celeste)
HgCl2: Sn2+ + HgCl2 Hg2Cl2 (pp blanco) + Sn4+
Sn2+ + HgCl2 Hgo (pp negro) + Sn4+
Feo (Clavo de hierro): Feo + SbCl63- Sbo (pp negro) + Fe2+ +Cl-
Na2S: Cl6Sb3- + H2S Cl- + H+ + Sb2S3 (pp rojo naranja)
(NH4)MoO4-: As (pp blanco)
Donde se verifico que el reactive del grupo es Na2S pero no se observaron con mucha intensidad los
colores ya que se uso Na2S de cuenta de H2S.
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8. CUESTIONARIO
1. Mencione para cada elemento de la segunda división, un reactivo que sea adecuado
para identificar trazas y uno que convenga cuando ese elemento esté presente en altas
concentraciones.
Para identificar trazas en los elementos de la segunda división se utilizar reactivos
selectivos como ser la dimetilglioxima
2. Por que se agregan 3 gotas de agua sulfhídrica al separar los grupos 2A y 2B?
Supongamos que tenemos todos los cationes de 2° división y los precipitamos
totalmente, el aumento de acidez (es decir el aumento de la concentración de protones) será N
veces la suma de todas las concentraciones carga de todos los cationes.
Por ejemplo para el bismuto tenemos :
2 Bi3+ + 3 H2S Bi2S3 + 6 H+
La concentración de [H+] será 40 veces 10-2 es decir que el aumento es de aproximadamente 0,4
M. La [H+] final estará incrementada en aproximadamente 0,4 M. En consecuencia, para
precipitar 2º grupo de cationes se necesita una concentración de [H+] = 0,3 M.
Por ende como el kps del bismuto es muy bajo (Bi2S3 Kps de = 10-33), el bismuto se
pierde y se disuelve y se pierde, sin embargo al agregar agua sulfhídrica evita q el
bismuto se disuelva y se pierda.
3. Por que se agrega KCN antes de investigar la presencia de Cd2+ ?
El agregado de KCN (CN-) tiene por objeto evitar la interferencia del cobre durante la
precipitación del Cd como sulfuro. Se obtienen los complejos cianurados correspondientes.
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Cd(NH3)42+ Cd2+ + 4 NH3
Cd2+ + 4 CN- Cd(CN)42-
Cd(NH3)42+ + 4 CN- Cd(CN)4
2- + 4NH3
Cu(NH3)42+ Cu2+ + 4 NH3
Cu2+ + CN- Cu+ + ½ (CN)2
Cu+ + 4 CN- Cu(CN)43-
Cu(NH3)42+ + 5 CN- ½ (CN)2+ 4 NH3 + Cu(CN)4
3-
Además la reacción entre cobre y cianuro sufre una óxido reducción dando el ion Cu+ y el
gas ½ (CN)2 en medios ácidos y básicos moderados según la reacción:
Cu2+ + 2 CN- Cu(CN)2 ½ Cu2(CN)2 + ½ (CN)2
en medio de pH > 11 el producto de reacción es Cu+ y CNO-, según la reacción:
2 Cu(NH3)42+ + 9 CN- + 2 HO- 2 Cu(CN)4
3- + H2O + 8 NH3 + CNO-
4. Porque es posible investigar Sb en presencia de Sn con H2S en medio acido, si se
agrega acido oxálico?
La separación de Sn y Sb se debe a que el C2O4H2 forma un complejo más estable con el Sn
que con el Sb y en consecuencia no es desplazado el Sn por el H2S, cuando se quiere
precipitar el Sb.
5. Escriba las ecuaciones balanceadas correspondientes a todas las reacciones efectuadas
Precipitado: Na2S (l) + Cationes
S2- + Hg2+ HgS (Negro)
S2- + Cu2+ CuS (Pardo a Negro)
3 S2- + 2 As3+ As2S3 (Amarillo)
3 S2- + 2 Sb3+ Sb2S3 (Naranja rojizo)
3 S2- + 2 Bi3+ Bi2S3 (Pardo)
S2- + Pb2+ Cl2SPb (Rojo) PbS (Negro)
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º
Solución: HNO3(c) + cationes (Pb2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+)
2 NO3- + 8 H+ + Bi2S3 2 Bi3+ + NO + +4 H2O + 3 So
2 NO3- + 8 H+ + 3 CuS 3 Cu2+ + 2 NO + +4 H2O + 3 So
2 NO3- + 8 H+ + 3 CdS 3 Cd2+ + 2 NO + +4 H2O + 3 So
2 NO3- + 8 H+ + 3 PbS 3 Pb2+ + 2 NO + +4 H2O + 3 So
Precipitado: HSO4 (c) + H2O+ PbSO4
Pb2+ + SO42- PbSO4 (Blanco)
Precipitado: NaHSnO2 + Bi3+
2 Bi3+ + 3 SnO22- + 6HO- 2Bio (negro) + 3 SnO3
2- + 3H2O
Solución:
PbSO4 + 4 NH4AcO Pb(AcO)42- + SO2- + 4 NH4
+
Solución:
Cu2+ + 2 NH3 Sal básica + 2 NH3 Cu (NH3)42+ (Azul)
Cd2+ + 2 NH3 Cd(OH)2 (Blanco) + 2 NH3 Cd(NH3)42+ (Incoloro)
Precipitado:
Cu(NH3)42+ + 4 CN- Cu (CN)2 (Amarillo)
Cd(NH3)42+ + 2 CN- Cd (CN)2 (Blanco)
Solución: CN- (Exceso)
Cu (CN)2 ½ Cu2(CN)2 + ½ CN- Cu(CN)43-
Cd (CN)2 + 2CN- Cd (CN)42-
Precipitado: 2o “A” Cationes
HgS, PbS, Bi2S3, CuS, CdS
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Precipitado:
Cd (CN)42- + H2S CdS (Amarillo) + 2CN- + 2 HCN
Reacción: Oxido-Reducción
Hg2+ + Cuo Hgo (Negro) + Cu2+ (Celeste)
Solución: 2o “B” Cationes
Solución básica (NaOH) de los sulfuros (exceso de HO- y S2-) formando tiosales
As2S33- + As2O3
3-, Sb2S33- + Sb2O3
3-, Sn2S32- + Sn2O3
2-, HgS22-
Precipitado: Na2S (l) + Cationes (As2S33- + As2O3
3-, Sb2S33- + Sb2O3
3-, Sn2S32- + Sn2O3
2-, HgS22-)
As2S33- + As2O3
3- + H+ As2S3 (Amarillo)
Sb2S33- + Sb2O3
3 + H+ Sb2S3 (Rojo anaranjado)
Sn2S32- + Sn2O3
2- + H+ Sn2S3 (Parduzco)
Solución:
Feo + SnCl62- Sn2+ + Fe2+ +Cl-
Precipitado:
Sn2+ + HgCl2 Hg2Cl2 (Blanco) + Sn4+
Sn2+ + HgCl2 Hgo (Negro) + Sn4+
Precipitado:
Feo + SbCl63- Sbo (Negro) + Fe2+ +Cl-
Precipitado:
Cl6Sb3- + Na2S Cl- + Na+ + Sb2S3 (Rojo naranja)