4 To Laboratorio de Analisis Quimico
4 To Laboratorio de Analisis Quimico
4 To Laboratorio de Analisis Quimico
Código: ME212 R2
2018
INTRODUCCION
Este puede llamarse el grupo del acero. Todos los elementos excepto el Zn son importantes en
la fabricación del acero. El vanadio que procede inmediatamente al cromo en el arreglo
periódico de los elementos, es igualmente, es igualmente importante en la fabricación del
acero. Cr, Mn, Co y Ni son los elementos de transición del cuarto período (K al Kr) en los grupos
VI, VII y VIII. Estos elementos de transición son caracterizados por sus cambios de valencias y
por los colores intensos en muchos de sus iones.
Todos los miembros de este tercer grupo analítico tienen sulfuros(o hidrosulfuros) demasiado
solubles para poder ser precipitados por el H2S en medio ácido, por lo cual ellos no precipitan
en el II grupo.
OBJETIVOS
Identificación de cationes del tercer grupo de una muestra conocida aplicando los
diferentes tipos de equilibrio químico.
Apreciar las diferentes características de estos cationes mediante sus precipitados
correspondientes.
Tener más familiarización con la base práctica del análisis quimico aplicado a la
industria.
Obtener la separación e identificar cada uno de los cationes del tercer grupo: Fe2+,
Ni2+, Ca2+ , Al3+ , Cr3+ , Mn2+ y Zn2+.
FUNDAMENTO TEORICO
Los cationes de este grupo no son precipitados por los reactivos de grupo correspondientes a
los grupos I y II pero son precipitados, en solución alcalinizada con hidróxido de amonio, en
presencia de cloruro de amonio por sulfuro de amonio. Estos cationes con excepción del
aluminio y cromo que son precipitados como hidróxidos debido a la hidrólisis total de sus
sulfuros en solución acuosa, precipitan como sulfuros. El hierro, aluminio y cromo son
precipitados como hidróxidos por la solución de hidróxido de amonio en presencia de cloruro
de amonio, mientras que los otros metales del grupo permanecen en solución y pueden ser
precipitados después por el sulfuro de amonio. Por eso es común subdividir este grupo en el
grupo del hierro (hierro, aluminio y cromo) o grupo IIIA y en el grupo de Zinc (níquel, cobalto,
manganeso y zinc) o grupo IIIB
Hierro, Fe
El hierro puro es un metal blanco plateado, tenaz y dúctil. El metal comercial raramente es
puro y contiene pequeñas cantidades de carburos, siliciuros, fosfuros y sulfuros de hierro y un
poco de grafito. El hierro se disuelve en ácido clorhídrico concentrado o diluido y en ácido
sulfúrico diluido con desprendimiento de hidrógeno y formación de sal ferrosa, con ácido
sulfúrico concentrado y caliente se produce dióxido de azufre y sulfato férrico. Con ácido
nítrico diluido en frio se obtienen los nitratos ferrosos y de amonio, mientras que con ácido
más concentrado se produce sal férrica y el óxido nitroso u óxido nítrico, según sean las
condiciones experimentales.
El ácido nítrico concentrado no reacciona con ácido nítrico diluido ni desplaza el cobre de una
solución de sal de cobre.
Fe + 2HCl FeCl2 + H2
el hierro forma dos series importantes de sales: las sales ferrosas que provienen del óxido
ferroso, FeO, en las que el metal es divalente, y las sales férricas provienen del óxido férrico,
Fe2O3, que contienen hierro trivalente.
Aluminio, Al
El aluminio es un metal blanco, dúctil y maleable, su polvo es gris. El metal es poco atacado por
el ácido sulfúrico diluido frío, pero se disuelve fácilmente en ácido concentrado caliente, con
desprendimiento de azufre. El ácido nítrico hace pasivo al metal, lo que puede ser debido a la
formación de una película protectora de óxido. Se disuelve fácilmente en ácido clorhídrico
(diluido o concentrado) con desprendimiento de hidrógeno. Con hidróxidos alcalinos se forma
una solución de aluminato.
El aluminio forma solamente una serie de sales que provienen del óxido,Al2O3
Cromo, Cr
El cromo es un metal blanco, cristalino, es poco dúctil y maleable. El metal es soluble en ácido
clorhídrico produciendo un cloruro cromoso, CrCl2, azul en ausencia de aire, pues si no se
forma el cloruro crómico, CrCl3, se desprende hidrógeno. El ácido sulfúrico diluido reacciona
en forma similar formando sulfato cromoso, CrSO4, en ausencia de aire y sulfato crómico,
Cr2(SO4)3, en presencia del aire. El ácido sulfúrico concentrado y el nítrico concentrado o
diluido motivan la pasividad del metal.
Cobalto, Co
Níquel, Ni
El níquel es un metal duro, blanco plateado, es dúctil, maleable y muy tenaz. Los ácidos
clorhídrico o sulfúrico diluidos o concentrados lo atacan lentamente, el ácido nítrico diluido lo
disuelve fácilmente, pero si es concentrado motiva su pasividad. Solamente se conoce una
serie de sales estables, las niquelosas provenientes del óxido niqueloso o verde, NiO. Existe un
óxido niquélico negro pardusco, Ni2O3, pero este se disuelve en ácidos formando compuestos
niquelosos.
Manganeso, Mn
Se conocen 6 óxidos de manganeso: MnO, Mn2O3, Mn3O4, MnO2, MnO3 y MnO7. Todos los
óxidos se disuelven en ácido clorhídrico caliente y en ácido sulfúrico concentrado, en caliente
formando sales manganosas, los óxidos superiores se reducen con desprendimiento de cloro y
oxígeno, según el caso.
Mn + 2HCl MnCl2 + Mn
Zinc, Zn
Zn + 2NaOH Na2ZnO2 + H2
Se conoce solamente una serie de sales que provienen del óxido ZnO.
MATERIALES
Tubos de ensayo embudo
REACTIVOS
NH4OH
NH4Cl
Na2S
HCl
Dimetilglioxima
Na2O2
Na2CO3
K4Fe(CN)6
KClO3
(NH4)CH3COO
BaCl2
PROCEDIMIENTO
1. La solución entregada contiene los cloruros de los metales del grupo III, añadimos
gotas (3-4) de NH4Cl 5N, no hay cambio alguno. Luego alcalinizamos la solución con
NH4OH (usamos papel tornasol como indicador, que se pondrá color azul). En este
momento tendrá una sustancia gelatinosa pardo verdusca y cambiará a un color
oscuro ante la adición de gotas de Na2S completamos la precipitación.
2. El precipitado obtenido contiene: CoS, NiS, FeS, MnS, Al(OH)3, Cr(OH)3, ZnS será
pasado a un vaso con ayuda de 10 ml de HCl 12N agitamos el contenido del vaso y
filtramos. El precipitado obtenido en (2) está formado por: CoS, NiS, se divide en dos
partes
4. La solución filtrada de (2) es recibida en un vaso y contiene FeCl2, AlCl3, CrCl3, ZnCl2, y
alcalinícela con Na2Co3 (sólido) luego agregue una pequeña cantidad de Na2O2 (sólido),
5. El precipitado obtenido en (4) está formado por Fe(OH)2, MnO2 (probablemente con
algo de CoC(OH)3 Ni(OH)3 se divide en dos partes:
Reconocimiento del Fierro: disuelva el precipitado el vaso con gotas de HCl 12N
caliente unos segundos. Espere, enfriamos. Diluimos la solución y la pasamos a un
tubo de ensayo y agregue gotas de K4Fe(OH)6 observe el precipitado obtenido de color
azul conocido como Azul de Prusia.
CUESTIONARIO
1- ¿Cuál es el intervalo de pH que se le asocia a la solución buffer de NH4Cl—NH4OH?
Si el Kb (NH4Cl)=1.8×10-5
Si [NH4OH] =[NH4Cl]
PKb = 4.74
PH = 9.26
2- ¿Por qué los catines del grupo 3 se dividen en sub grupos? ¿Por qué el Na2S no
precipita todos los cationes del grupo 3 en medio básico?
Los cationes se dividen en dos grupos (IIIA y IIIB) porque los precipitados son de diferente
naturaleza, en el primero precipitan en forma de sulfuros mientras que en el segundo
precipitan en forma de hidróxidos.
El sulfuro de sodio no precipita a todos los cationes porque hay cationes que con el Na2S
forman sulfuros que son solubles en medio básico por lo cual se emplea el sulfuro de amonio
para hacerlos precipitar en forma de hidróxidos que son poco solubles en este medio.
3- Analice y explique ¿Por qué el Co⁺² interfiere en el reconocimiento del Ni⁺² al preparar
la perla de bórax? ¿Qué reactivo puede sustituir al dimetilgioxima?
El ion cobalto (II) interfiere en el reconocimiento del ion Níquel (II) al encontrarse en una
concentración 10 veces mayor formando un complejo de color oscuro variando el color
obtenido al preparar la perla de bórax.
CoS, NiS
FeCl2,MnCl2,AlCl
3
Reconocimiento
Fe(OH), MnO2
NaAlO2, Na2CrO4 de Cobalto
Reconocimiento de Reconocimiento
reconocimento Manganeso de Níquel.
(NH4)2CrO4,Zn(NH3)6(NO3)2 Presencia de Al
como hidróxido
5. En la identificación del catión Fe++ se requiere el uso de Na2O2y Na2CO3 ¿ Podrián ser
reemplazados por H2O2 Y NaHCO3?
6. Analice en la identificación del Zn++ ¿por qué no precipita como hidróxido?¿Por qué ZnS
obtenido es de color blanco y la especie mineral esfalerita es marrón?
SOLUCION:
EQ. a-S S 3S
S= 3.3x10⁻⁶M
8.) Las solubilidades de los sulfuros de Mn⁺² y Co⁺² son bastante diferente de forma que si
se añaden iones de S⁻² a una disolución que contenga iones Mn⁺² y Co⁺², se produce en
primer lugar la precipitación de uno de los sulfuros y al continuar añadiendo S⁻², la del
otro. Suponga una disolución inicialmente de 0.1M en Mn⁺² y 0.1M en Co⁺² si se añade S⁻².
b) ¿Qué valor tendrá la concentración de S⁻² cuando comienza la precipitación del primer
sulfuro?
c) ¿Qué valor tendrá la concentración de S⁻² cuando comienza la precipitación del segundo
sulfuro?
d) ¿Qué valor tendrá la concentración del primer ion (el que forme el sulfuro que precipita en
primer lugar) cuando comience la precipitación del segundo sulfuro?
Kps(CoS)=5.9x10⁻²¹
Kps(MnS)=5.1x10⁻¹⁵
SOLUCION:
ENTONCES:
ENTONCES:
Entonces podemos observar que Co⁺² precipitara primero ya que requiere una menor
concentración de sulfuro S⁻²para alcanzar su punto de equilibrio (Kps).
Como sabemos el primer sulfuro que comenzara precipitar es el Co⁺², en ese instante la
concentración de [S⁻²]=5.9x10⁻²⁰M.
d) ¿Qué valor tendrá la concentración del primer ion (el que forme el sulfuro que
precipita en primer lugar) cuando comience la precipitación del segundo sulfuro?
Una vez que haya alcanzado el punto de equilibrio del CoS en ese instante la
concentración de[S⁻²]=5.9x10⁻²⁰M.
Y mientras se va añadiendo másS⁻² para que comience a precipitar el segundo sulfuro
Mn⁺², la concentración del Co⁺² ira disminuyendo.
ENTONCES:
Las concentraciones cuando comience a precipitar el segundo sulfuro son:
Kps(CoS)=5.9x10⁻²¹
9) ¿Qué precauciones debe tener al utilizar los cristales de KClO₃ al preparar la perla que
evidencie la presencia de cationes Mn⁺²? ¿Qué otro uso se asocia a este reactivo?
El clorato de potasio (KClO₃ ) o clorato potásico es una sal formada por el anión clorato y
el catión potasio. En su forma pura forma cristales blancos.
El clorato de potasio por sí mismo es seguro a temperatura ambiente, sin embargo, mezclado
con materiales reductores o combustibles puede volverse sensible a la temperatura, y junto a
elementos como el azufre y el fósforo se vuelve inestable, detonándose con la fricción o choque,
por lo que se debe tener sumo cuidado a la hora de hacer el experimento en nuestro caso para
formar la perla, para el reconocimiento de manganeso Mn⁺².
Otro uso en la industria es en la fabricación de pirotécnicos y explosivos.
OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES
Es recomendable colocar el papel filtro de forma de un cono, ya que así previo mojado
de las paredes del embudo este se acople a la forma deseada lo cual generaría un
buen filtrado.
Debemos de tener cuidado al momento de neutralizar las soluciones, ya que esta debe
ser de la manera más exacta.
Cubrirnos las zonas respiratorias de nuestro cuerpo, ya que podríamos inhalar los
gases que se desprenden, los cuales pueden llegar a ser dañinos para nosotros.
El calentamiento se debe de hacer en una plancha y no en un mechero debido a que el
calentamiento debe ser lento para evitar que altere las reacciones.
Se recomienda utilizar el alambre de micrón para poder reconocer tanto el Manganeso
como en Cobalto.
En el paso número 4 se recomienda que el precipitado se separe en partes iguales, con
la finalidad de obtener suficiente precipitado para el reconocimiento del Cobalto y del
Manganeso.
CONCLUSIONES
El Bórax es un agente importante al momento del reconocimiento del Cobalto, ya que
con el Bórax preparamos la perla y con la cual pudimos observar la coloración azul
característica del Cobalto al momento de acercar a la llama.
El Agua Regia nos sirvió para la identificación del Níquel y con la ayuda de unas cuantas
gotas de dimetil-glioxima pudimos observar el color rojizo característico del Níquel.
Para el reconocimiento del Fierro utilizamos el K4Fe(CN)6 con lo cual observamos la
presencia del precipitado “Azul Prusia”, lo cual nos garantizó la presencia del Fierro en
la solución.
Comparando el reconocimiento de este grupo de cationes con los del primer grupo de
cationes, este requiere de una precipitación más selectiva para su particular
reconocimiento.
El calor suministrado en las diferentes operaciones no depende del tiempo aplicado en
estos, sino debemos de esperar que ocurra una formación o una variante en la
sustancia.
BIBLIOGRAFIA
QUÏMICA ANALÍTICA-CUALITATIVA, Vogel, Arthur
SEMICROANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO V. N. Alexeiev
QUÍMICA ANALÍTICA CUALITATIVA, Burriel – Lucena