Prctica QA-1 (rea Qumica Analtica) ANLISIS CUALITATIVO. SEPARACIN E IDENTIFICACIN DE LOS CATIONES Ag+, Pb2+ y Hg22+.

OBJETIVOS Conocimiento y prctica de algunas operaciones habituales del anlisis cualitativo: manejo de reactivos,

formacin, separacin, lavado y disolucin de precipitados, evaporacin, etc. Conocimiento y prctica de la sistemtica de las Marchas Analticas, particularmente de la marcha basada

en la utilizacin del carbonato sdico (Marcha del Carbonato). Separacin e identificacin de los cationes Ag+ Pb2+

y Hg22+ en muestras de composicin conocida y en

muestras problema aplicando la Marcha del Carbonato.

INTRODUCCIN

Conceptos Anlisis Cualitativo: es parte de la Qumica Analtica que tiene como fin el reconocimiento o identificacin de

los elementos o de los grupos qumicos presentes en una muestra.

Marcha analtica: separacin de los componentes de una muestra en etapas sucesivas mediante el empleo

sistemtico de una serie de reactivos, casi siempre precipitantes, hasta conseguir el aislamiento en

fracciones individuales o con un nmero pequeo de especies qumicas; una vez separados, los

componentes se someten a reacciones de identificacin. Reactivos generales son los que afectan a un

nmero elevado de especies qumicas y se utilizan habitualmente para la separacin de grupos en las

marchas analticas. Los reactivos especiales actan sobre un nmero limitado de especies y se emplean

para ensayos de identificacin o reconocimiento; son tanto ms selectivos cuanto menor es el nmero de

especies con las que reacciona y se denominan especficos si lo hacen con una nica especie.

Precipitacin: aparicin de una fase slida en el seno de un lquido. Se obtiene por adicin de un reactivo

que forma un producto insoluble con alguno de los iones de la disolucin, o bien por concentracin del

mismo lquido hasta sobrepasar la saturacin. La fase slida obtenida se denomina precipitado; ste puede

estar en forma coloidal, en suspensin o separado en el fondo del recipiente (sedimento).

Centrifugacin: la centrifugacin constituye el proceso ms rpido, cmodo y limpio de separar un slido de

un lquido con diferente densidad. La mezcla se somete a rotacin, y por efecto de la fuerza centrfuga, el

slido, que es ms denso, se separa formando un sedimento.

Lavado: los precipitados retienen impurezas que conviene eliminar. Para ello se lavan utilizando

habitualmente una disolucin ms diluida del mismo reactivo empleado para la precipitacin.

Evaporacin: eliminacin total o parcial del disolvente (normalmente agua) por calentamiento. Esta

operacin se utiliza para concentrar la disolucin.

Reaccin analtica: reaccin qumica que origina fenmenos observables y relacionados con las sustancias

que se analizan. La sensibilidad de una reaccin expresa la cantidad o concentracin mnima de una

sustancia que se puede identificar mediante esa reaccin. La selectividad expresa el grado de interferencia

de unas especies qumicas en la identificacin de otras. El caso ms favorable de selectividad es aqul en

el que ninguna otra especie interfiere en la reaccin de identificacin y sta es completamente caracterstica

de la sustancia con la que reacciona; como en el caso de los reactivos, se dice entonces que la reaccin es

especfica.

Fundamento terico

Los cationes Ag+ Pb2+ y Hg22+ constituyen el Grupo III de la marcha analtica de cationes basada en el

empleo del carbonato sdico (Esquema 1). Este grupo contiene los cationes que inicialmente precipitan con

Na2CO3, despus se redisuelven en HNO3 y finalmente precipitan con HCl formando los respectivos

cloruros.

Dada la relativamente elevada solubilidad del PbCl2, la identificacin del Pb2+ est prevista tambin en

el Grupo IV de esta marcha sistemtica.

Disolucin de cationes

Grupos II, III, IV, V y VI Grupo I: Cr(VI), Mo(VI), W(VI), U(VI),V(V), As(III), As(V) y K+

Na2CO3

HNO3

Grupos III, IV, V y VIGrupo II: Sb2O3, Sb2O5, H2SnO3, H2TiO3

HCl

(NH4)2SO4

NH4+/NH3

Grupo V: Fe(OH)3, Bi(OH)3, Cr(OH)3,Al(OH)3, Ti(OH)4

Grupo VICu(II), Co(II), Ni(II), Cd(II), Zn(II),Hg(II), Mn(II), Ca(II), Mg(II),

Esquema 1. Separacin de grupos en la marcha del carbonato.

La separacin del Grupo III de los grupos restantes y la de los cationes Ag+ Pb2+ y Hg22+ entre s se

resume en el siguiente esquema:

Ag+, Pb2+, Hg22+, Grupos IV, V y VI

AgCl, PbCl2, Hg2Cl2 Pb2+, (Grupos IV, V y VI)

a) HCl 2 Mb) Q /enfriarc) Centrifugar/separar

a) H2O calienteb) Centrifugar/separar

AgCl, Hg2Cl2 Pb2+

a) NH3 2M (exceso)b) Centrifugar/separar

HgNH2Cl, Hg Ag(NH3)2+

a) HClc:HNO3c 3:1b) Q /ebullicin (casi sequedad)c) 1 ml H2O

Hg2+

(incol)

(incol)

(incol)

En vitrina

P1

P2

P3

D1

D2

D3

D4

(b) (b)

Esquema 2. Separacin de los cationes Ag+, Pb2+ y Hg22+.

Dado que la solubilidad del cloruro de plomo es mayor que la de los otros cloruros y adems aumenta

con la temperatura, basta aadir agua caliente para disolverlo y as separar el Pb2+.

La separacin entre los cloruros de plata y de mercurioso se basa en la accin simultnea del

amonaco sobre ellos. Por un lado el precipitado de cloruro de plata se solubiliza por la formacin de complejos amoniacales de plata (preferentemente Ag(NH3)2

+) y, por otro, el medio bsico produce la

dismutacin del in mercurioso en mercurio metal y sales aminadas de mercurio (II).

Una vez aislados, los cationes se identifican segn el siguiente esquema:

Pb2+

Ag(NH3)2+

Hg2+ Cu(Hg)

PbCrO4K2CrO4

KI PbI2 (am/amorfo)

a) Q/hasta disolucinb) Dejar enfriar

PbI2 (am/escamas brillantes)Lluvia de oro

(am-nar)

AgClHNO3

KI AgI (am)

(b)

(amalgamaplateada)

D1, D2

1

2

1

2

D3

D4Cu (moneda)

Esquema 3. Identificacin de los cationes Ag+, Pb2+ y Hg22+.

El in Pb2+ se puede identificar en la disolucin en caliente precipitando como PbCrO4 de color

amarillo-naranja, o bien enfriando la disolucin y precipitando como PbI2, tambin amarillo. Este precipitado

es amorfo, pero si se redisuelve por calentamiento y se deja enfriar lentamente, aparece de nuevo en forma

cristalina (ensayo de la lluvia de oro).

El in Ag+ precipita con ioduro incluso a partir del complejo amoniacal dando AgI de color amarillo.

Tambin se puede reprecipitar el cloruro de plata disuelto en etapas anteriores provocando la destruccin

del complejo amoniacal por adicin de cido ntrico hasta que el pH de la muestra sea suficientemente

cido (comprobar con papel indicador).

Aunque la aparicin de un precipitado gris-negro en la etapa de separacin de los cloruros de plata y

de mercurioso es indicativo de la presencia de ste ltimo en la disolucin original, el ensayo se puede

confirmar por formacin de una amalgama de color blanco brillante sobre una superficie limpia de cobre

metal.

PARTE EXPERIMENTAL

Reactivos y material - HCl 2M - NH3 2M -KI 0,5 M - K2CrO4 0,5 M - Agua desionizada - HCl concentrado - HNO3 concentrado - Papel indicador de pH - Moneda de cobre - Frasco lavador / papel de filtro / pipetas Pasteur -Tubos de ensayo y de centrfuga / gradilla - Mechero de alcohol / pinza de madera - Centrfuga - Vitrina de gases Muestras - Muestra conocida: disolucin con todos los cationes del Grupo III. - Muestra(s) problema: disolucin que contiene o puede contener los cationes del Grupo III.

Procedimiento 1. Muestra conocida: tomar una parte de la muestra y efectuar todos los pasos indicados en los esquemas 2

y 3 con el fin de practicar los procesos de separacin y de visualizar las reacciones de identificacin.

2. Muestra problema: tomar una parte e la muestra y efectuar los pasos necesarios para separar e

identificar los cationes que contiene.

Resultados

Utilizando la hoja de resultados adjunta, describir de forma resumida las operaciones efectuadas con la

muestra problema y decidir razonadamente la presencia o ausencia de los cationes del Grupo III en la

misma.

BIBLIOGRAFA:

- Burriel Marti, F., Lucena Conde, F., Arribas Jimeno, S.y Hernndez Mndez, J., Qumica Analtica

Cualitativa. Ed. Paraninfo, Madrid (1998).

Muestra: Color: pH: Iones a investigar:Descripcin:

n Descripcin

RESULTADOCationes presentes:Cationes ausentes:Cationes dudosos

Anlisis cualitativo

ETAPA EXPERIMENTAL Fenmenos observados Deducciones