PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚFACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA

Laboratorio 1 de Química Analítica

TERCERA PRÁCTICAANÁLISIS CUALITATIVO DE ANIONES

Fecha del experimento: 21 de abril del 2010

Nombre: Brenda D’Acunha

Código: 20067205

2010

Ba(OH)2

Se agregó H2SO4 1M

Se pasó

10 gotas de cada anión en un tubo de ensayo

1mL a un tubo d ensayo

Olor desagradableGas amarillo-marrónBurbujas y

efervescencia

NO2 H2S

Nitrito Sulfuro

CO2

Sólido blanco → carbonato

1. Objetivo:

Separación e identificación de aniones de una muestra conocida.

2. Procedimiento:

2.1 Pruebas preliminares:

2.2 Pruebas de identificación de aniones:

Muestra problema

1mL en 5 tubos de ensayo1 23 4

5

1mL HNO3 6M

Se calentó en baño maría

Se suspendió una gota de Ba(OH)2 0,1M en varilla metálica sobre el tubo

Turbidez en la gota

HCl 2M y FeCl3 2,5%

Coloración rojo oscura

Extraíble con éter

Presencia de tiocianatato

Presencia de carbonato

AcOH 2M y 10gotas Ca(CH3COO)2

Precipitado blanco

Se centrifugó y lavó con agua tibia

Disolución con H2SO4

1M

Se añadió KMnO4

0,1M

Decoloración

Presencia de oxalato

HCl cc y baño maría

Eliminación del CO2

Se agregó BaCl2 hasta precipitación

Presencia de sulfato

Se confirmó al disolver sólido en HCl

cc

0,5mL de la muestra en 1mL de agua y

HNO3 6M

Se agregó Fe(NO3)3

0,1M

1mL de acetato de etilo

Fase acuosa Fase orgánica

Violeta

Presencia de yoduro

Extracción de fase

Se agregó 2 gotas de HNO3 6M y KMnO4 0,1M

Coloración rosada

Se agregó 1mL de acetato de etilo

Fase acuosa Fase orgánica

Se agregó AgNO3

1MAmarilla-naranja

Presencia de bromuro

Extracción de fase

Precipitado blanco

Presencia de Cloruro

Se disolvió en NH3CC

Se agregó HNO3 cc Precipitado blanco

3. Resultados y Discusión:

A diferencia de los cationes, que pueden separarse en grupos grandes para facilitar así su estudio, no se ha encontrado aún un método para hacer lo mismo con los aniones, ya que estos son muy distintos entre sí como para separarlos, pero a la vez, es posible su identificación mediante pruebas específicas sin la necesidad de hacer tantas separaciones de grupo y/o individuales.

Pruebas preliminares:

Carbonato, sulfuro y nitrito:Al agregar ácido sulfúrico a 0,5 mL de la muestra, se pudo observar que al instante aparecían burbujas y efervescencia, probablemente por la descomposición de carbonato a dióxido de carbono. Además, al oler, se distinguió el hedor característico del H2S que se formaba por la reacción del ácido sulfúrico con el sulfuro. Finalmente, se pudo apreciar el desprendimiento de un gas marrón-mostaza, posiblemente por la formación del NO2, por la reacción del ácido sulfúrico con el anión nitrito.

CO32- + H+ → CO2↑ + H2O

S2- + H+ → H2S

NO2- + H+ → HNO2

3HNO2 → 2NO↑ + H2ONO↑ + O2 → NO2↑

Haluros:

Al agregar el nitrato de plata, inmediatamente se observó la formación de un precipitado blanco-amarillento, debido a las siguientes reacciones:

Cl- + Ag+ → AgCl(precipitado blanco) Kps = 1,8x10-10

Br- + Ag+ → BrCl (precipitado amarillento) Kps = 7,7x10-13

I- + Ag+ → AgI (precipitado amarillento) Kps = 1,5X10-16

Es importante resaltar que ninguna de estas pruebas preliminares confirmó o descartó la presencia de estos aniones, por lo que otras pruebas deben llevarse a cabo.

Carbonato:

Al hacer reaccionar la muestra con ácido nítrico, se observó la formación de burbujas y efervescencia, esto ocurre por la descomposición del carbonato a dióxido de carbono. Es posible explicarlo si tomamos en cuenta que cualquier ácido que sea más fuerte que el ácido carbónico (K1= 4,31x10-7) lo desplazará, y por tanto, al reaccionar con el ácido nítrico, que es un ácido fuerte, se formará CO2.

CO32- + H+ → CO2 + H2O

Luego, el dióxido de carbono que se desprendió de la reacción anterior, reaccionó con la gota de hidróxido de bario, y se observó un cambio de color en la misma, de transparente e incoloro a turbio, blanquecino, esto, debido a la formación de carbonato de bario, que es un sólido blanco.

CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O Kps = 2,0x10-9

Oxalato:

Al agregar el ácido acético, la solución amarronada se tornó amarillenta. Luego, se agregó acetato de calcio y se calentó en baño maría, de manera que se formó, al poco tiempo, un precipitado blanco que podría ser oxalato de calcio.

(COO)2 2- + Ca2+ → Ca(COO)2 Kps = 2,3x10-9

Este precipitado fue separado por centrifugación, y se lavó con agua tibia. Luego, se disolvió en ácido sulfúrico diluido (1M) y se añadió una gota de permanganato de potasio (0,1M). Al principio, la solución se tornó morada, pero luego de unos segundos, se volvió transparente e incolora. Esto se debe a que el óxido de manganeso, que le daba el color característico a la solución, se oxidó a Mn2+, que es incoloro, decolorando así la solución.

5(COO)2 2- + MnO4 + 16H+ → 10CO2 + 2Mn2+ + 8H2O

Imagen 1

En la siguiente imagen se puede ver el cambio de color producido al agregar el permanganato de magnesio,

que luego fue desapareciendo hasta la total transparencia por la oxidación del MnO4 a Mn2+.Tiocianato:

Al agregar el cloruro de hierro (III) se observó un cambio de coloración inmediato, de color marrón a rojo oscuro, rojo sangre. Esto se debe a la formación de un complejo de hierro, mediante la siguiente reacción:

3SCN- + Fe3+ ↔ Fe(SCN)3

Se observó que al agregar éter a la disolución, se formaron dos fases: fase superior – rojo oscuro (fase orgánica), fase inferior – incolora (fase acuosa), y así, se pudo extraer.

Sulfato:

Se acidificó con HCl y calentó la muestra en baño maría para eliminar el CO2 presente en la muestra (si permanecía ahí, pudo haber reaccionado con el BaCl2 para formar carbonato de bario.) Una vez que se eliminó todo el dióxido, se agregó cloruro de bario, y luego de unos minutos se observó la formación de un precipitado blanco. Según la reacción:

SO42- + Ba2+ → BaSO4 Kps = 1.3x10-10

Es necesario mencionar que la formación del precipitado blanco no corresponde necesariamente a la formación de sulfato de bario, ya que, como se mencionó anteriormente, el Ba2+ puede reaccionar con el CO2 para formar carbonato de bario), por eso, para verificar que se trataba del anión sulfato, centrifugó para separar este precipitado de la solución sobrenadante y luego se disolvió en HCl cc. Este precipitado no era soluble en el ácido, a pesar de calentar y agitar violentamente, mientras que los precipitados de carbonatos, sulfitos y fosfatos sí lo son. (Vogel, 1979)

Cloruro, bromuro y yoduro:

A la muestra diluida con agua se le agregó ácido nítrico 6M (3 gotas) y luego FeCl 3 0,1M. Al instante se pudo observar un cambio de coloración de marrón a violeta oscuro, que indicaba la presencia del yodo.

Sin embargo, al agregar el acetato de etilo, no se observó la presencia de esta coloración violeta en la fase orgánica, más bien se observaba una coloración amarilla-transparente. Una posible explicación es que para extraer el yodo, como I2 que es apolar, se necesitaba un compuesto más apolar que el acetato, como el diclorometano o el tetracloruro de carbono.

Este procedimiento fue repetido ya que se encontró un error, y se cambió el cloruro férrico por nitrato férrico (Fe(NO3)3). Se pensó que esto podía remediar el problema de la extracción del yodo, pero no lo hizo, y nuevamente fue imposible separar al yodo de los demás haluros.

6I- + 8H+ + 2NO3 → 2NO + 4H2O + 3I2

Imagen 2

Esta imagen muestra lo que se debió obtener al añadir el acetato de etilo. Sin embargo, nunca se llegó a obtener la fase orgánica coloreada de lila, probablemente porque el acetato no fue lo suficientemente

apolar como para poder extraer al yodo formado, a diferencia del diclorometano, que fue probado en el siguiente laboratorio y la extracción fue exitosa.

A pesar de este inconveniente, se prosiguió con el experimento. A la disolución anterior se agregó permanganato de potasio 0,1M, hasta que la solución se tornó de un color rosado claro-amarronado. Se añadió acetato de etilo y luego de agitar se observó la separación en 2 fases: la fase orgánica (superior), como se esperaba, era de color amarillo-naranja, lo que nos indicó la presencia de bromo, ya que la siguiente reacción se llevó a cabo:

10Br- + 2MnO4- + 16H+ → 2Mn2+ + 5Br2 + 8H2O

De manera que el Br2 pudo ser extraído con el acetato de etilo.

Una vez que se extrajo toda la fase orgánica, se agregó a la disolución restante nitrato de plata 1M. Al instante se observó la presencia de un precipitado blanco-amarillento.

Cl- + Ag+ → AgCl Kps= Kps = 1,8x10-10

I- + Ag+ → AgI Kps = 1,5X10-16

Ya que no se pudo extraer el yodo, entonces se forma el yoduro de plata, que es un sólido amarillento, y también se forma el cloruro de plata, que es un precipitado blanco. Probablemente, también se forma bromuro de plata por los residuos de bromo en la solución. Para comprobar que se tenía el anión cloruro, se centrifugó y se disolvió el precipitado en amoníaco concentrado. Al reaccionar el cloruro con el amoníaco, se forma un complejo, que no se obtiene con los otros haluros, de manera que el cloruro de plata es soluble en amoníaco y los otros haluros de plata no.

AgCl + NH3 → [Ag(NH3)2]+ + Cl-

4. Conclusión:

Se concluye que el proceso es fácil, rápido y efectivo para el análisis cualitativo de aniones, siempre y cuando, se trabaje a la concentración adecuada, ya que cada método tiene un rango de detección (1ppm en este caso).

Las pruebas preliminares son importantes porque dan una pista sobre los aniones presentes en la solución; sin embargo, no son pruebas significativas, y por tanto, no se puede afirmar o descartar la presencia de un anión por los resultados obtenidos en estas.

Fue posible identificar todos los aniones que se pusieron en la solución inicial, ya sea por la formación de precipitados o por la formación de complejos con colores característicos, a excepción del yodo, cuya extracción con acetato de etilo no fue posible. Probablemente al utilizar otros solventes orgánicos apolares como diclorometano o tetracloruro de carbono, la extracción sea exitosa.

5. Bibliografía:

- Vogel’s textbook of Macro and Semi-Micro qualitative inorganic analysis 5th Ed. - http://www.bpreid.com/anions.php