4TO INFORME DE ANALISIS QUIMICO

4TO INFORME DE ANALISIS QUIMICO

INTRODUCCIN.

En el curso de la precipitacin de los cationes del III grupo analtico en formas de sulfuros e hidrxidos, se obtienen a menudo sistemas coloidales (disoluciones coloidales , sales). As mismo los sulfuros del grupo III analtico se disuelven en cidos diluidos y no precipitan por accin del, sulfuro de hidrogeno de las disoluciones cido clorhdrico

En el III grupo encontramos dos subgrupos divididos por sus propiedades. Al primer sub. grupo pertenecen los iones Fe+3, Al 3+, Cr 3=; que manifiestan semejanza en su capacidad de precipitacin en forma de fosfatos poco solubles en agua, e incluso en cido actico a este mismo subgrupo pertenecen los iones Fe2+, que se oxidan fcilmente a iones Fe3+.

Al segundo subgrupo pertenecen los iones Zn2+, Mn2+, Ni2+ que precipitan por accin del (NH4)2 S en forma de sulfuros y forman precipitados solubles.

OBJETIVOS

El objetivo de esta prctica es observar e identificar las reacciones caractersticas de algunos de los cationes pertenecientes al grupo III, para su posterior separacin e identificacin.

FUNDAMENTO TERICO

Los cationes de este grupo no son precipitados por los reactivos de grupo correspondientes a los grupos I y II pero son precipitados, en solucin alcalinizada con hidrxido de amonio, en presencia de cloruro de amonio por sulfuro de amonio. Estos cationes con excepcin del aluminio y cromo que son precipitados como hidrxidos debido a la hidrlisis total de sus sulfuros en solucin acuosa, precipitan como sulfuros. El hierro, aluminio y cromo son precipitados como hidrxidos por la solucin de hidrxido de amonio en presencia de cloruro de amonio, mientras que los otros metales del grupo permanecen en solucin y pueden ser precipitados despus por el sulfuro de amonio. Por eso es comn subdividir este grupo en el grupo del hierro (hierro, aluminio y cromo) o grupo IIIA y en el grupo de Zinc (nquel, cobalto, manganeso y zinc) o grupo IIIB

1. GRUPO DEL HIERRO (grupo IIIA)Hierro, FeEl hierro puro es un metal blanco plateado, tenaz y dctil. El metal comercial raramente es puro y contiene pequeas cantidades de carburos, siliciuros, fosfuros y sulfuros de hierro y un poco de grafito. El hierro se disuelve en cido clorhdrico concentrado o diluido y en cido sulfrico diluido con desprendimiento de hidrgeno y formacin de sal ferrosa, con cido sulfrico concentrado y caliente se produce dixido de azufre y sulfato frrico. Con cido ntrico diluido en fro se obtienen los nitratos ferroso y de amonio, mientras que con cido ms concentrado se produce sal frrica y el xido nitroso u xido ntrico, segn sean las condiciones experimentales.El cido ntrico concentrado no reacciona con cido ntrico diluido ni desplaza el cobre de una solucin de sal de cobre.

Fe + 2HClFeCl2 + H2Fe H2SO4 (dil.)FeSO4 + H22Fe +6H2SO4 (conc.)Fe2(SO4)3 + 6H2O + 3SO24Fe + 10HNO3 (frio,dil.)4Fe(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2Ofe + 4HNO3 (conc.)Fe(NO3)3 + NO + 2H2O4Fe + 10HNO34Fe(NO3)2 + N2O + 5H2O

El hierro forma dos series importantes de sales: las sales ferrosas que provienen del xido ferroso, FeO, en las que el metal es divalente, y las sales frricas provienen del xido frrico, Fe2O3, que contienen hierro trivalente.

Aluminio, AlEl aluminio es un metal blanco, dctil y maleable, su polvo es gris. El metal es poco atacado por el cido sulfrico diluido fro, pero se disuelve fcilmente en cido concentrado caliente, con desprendimiento de azufre. El cido ntrico hace pasivo al metal, lo que puede ser debido a la formacin de una pelcula protectora de xido. Se disuelve fcilmente en cido clorhdrico (diluido o concentrado) con desprendimiento de hidrgeno. Con hidrxidos alcalinos se forma una solucin de aluminato.

2Al + 4H2SO4Al2(SO4)3 +SO2 + 2H2O2Al + 6HCl2AlCl2 + 3H22Al + 2NaOH + 2H2O2NaAlO2 + 3H2

El aluminio forma solamente una serie de sales que provienen del xido,Al2O3

Cromo,CrEl cromo es un metal blanco, cristalino, es poco dctil y maleable. El metal es soluble en cido clorhdrico produciendo un cloruro cromoso, CrCl2, azul en ausencia de aire, pues si no se forma el cloruro crmico, CrCl3, se desprende hidrgeno. El acido sulfrico diluido reacciona en forma similar formando sulfato cromoso, CrSO4, en ausencia de aire y sulfato crmico, Cr2(SO4)3, en presencia del aire. El cido sulfrico concentrado y el ntrico concentrado o diluido motivan la pasividad del metal.

2. GRUPO DEL ZINC (grupo IIIB)Coblato, CoEl cobalto es un metal magntico de color gris acerado. Se disuelve lentamente en cido sulfrico o clorhdrico diluido en caliente, y ms rpidamente en cido ntrico, formando compuestos cobaltosos que provienen del xido de cobaltoso, CoO. Existen otros dos xidos: el xido cobltico, Co2O3,del que derivan los compuestos coblticos, extremadamente inestables, y el xido cobaltoso. Todos los xidos de cobalto se disuelven en cidos formando sales cobaltosas.

Co2O3 + 6HCl2CoCl2 + Cl2 + 3H2OCo3O4 + 8HCl3CoCl2 + Cl2 + 4H2O

Niquel, NiEl niquel es un metal duro, blanco plateado, es dctil, maleable y muy tenaz. Los cidos clorhdrico o sulfrico diluidos o concentrados lo atacan lentamente, el cido ntrico diluido lo disuelve fcilmente, pero si es concentrado motiva su pasividad. Solamente se conoce una serie de sales estables, las niquelosas provenientes del xido niqueloso o verde, NiO. Existe un xido niqulico negro pardusco, Ni2O3, pero este se disuelve en cidos formando compuestos niquelosos.

Ni2O3 + 6HCl2NiCl2 + 3H2O + Cl2

Manganeso, MnEl manganeso es un metal grisceo de apariencia similar al hierro fundido. Reacciona con el agua caliente dando hidrxido de manganoso e hidrgeno. Los cidos minerales diluidos y tambin el cido actico lo disuelven produciendo sales de manganeso e hidrgeno. Con cido sulfrico concentrado caliente se desprende dixido de azufre.

Se conocen 6 xidos de manganeso: MnO, Mn2O3, Mn3O4, MnO2, MnO3 y MnO7. Todos los xidos se disuelven en cido clorhdrico caliente y en cido sulfrico concentrado, en caliente formando sales manganosas, los xidos superiores se reducen con desprendimiento de cloro y oxgeno, segn el caso.

Mn + 2HClMnCl2 + MnMnO2 + 4HClMnCl2 + Cl2 + 2H2OMn2O2 + 8HCl3MnCl2 + Cl2 + 4H2O2MnO3 + 4H2SO44MnSO4 + O2 + 4H2O2Mn3O4 + 6H2SO46MnSO4 + O2 + 4H2O2MnO2 + 2H2SO42MnSO4 + O2 + 2H2O

Zinc, ZnEl zinc es un metal azulado, es medianamente maleable y dctil a 110-150. El puro se disuelve muy lentamente en cidos, la reaccin se acelera por la presencia de impurezas, o contacto con platino o cobre, producidos por el agregado de algunas gotas de soluciones de las sales de estos minerales. Esto explica por qu el zinc comercial, se disuelve fcilmente en cidos clorhdricos y sulfricos diluidos con desprendimiento de hidrgeno. Se disuelve en ntrico muy diluido, pero sin desprendimiento gaseoso, aumentando la concentracin del cido se desprende xido nitroso u xido ntrico, lo que depende de la concentracin, el cido ntrico concentrado tiene muy poca accin debido a la escasa solubilidad del nitrato de zinc. El zinc se disuelve tambin en soluciones de hidrxidos alcalinos con desprendimiento de hidrgeno y formacin de zincatos.

Zn + H2SO4ZnSO4 +H24Zn + 10HNO34Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O4Zn + 10HNO34Zn(NO3)2 + N2O + 5H2O3Zn + 8HNO33Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2OZn + 2H2SO4ZnSO4 + SO2 + 2H2OZn + 2NaOHNa2ZnO2 + H2

Se conoce solamente una serie de sales que provienen del xido ZnO.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

1. La solucin entregada contiene los cloruros de los metales del Grupo III, aada algunas gotas de NH4Cl (4 5), luego alcalinice la solucin, en este momento tendr una solucin gelatinosa pardo-verduzca. Y cambiar a un color oscuro ante la adicin de Na2S, complete la precipitacin. Filtre y deseche la solucin pasante.

2. Lave el precipitado con una solucin constituida por H2O destilada, 5 6 gotas de NH4Cl y 6 8 gotas de Na2S.

El lavado se realizar pasando la solucin de lavado por el precipitado contenido en el papel de filtro sin sacarlo del embudo. Deseche la solucin pasante.

3. El precipitado obtenido contiene: CoS, NiS, FeS, MnS, Al(OH)3, Cr(OH)3, ZnS, ser pasado a un vaso con ayuda de 10 ml de HCl 1.2N agite el contenido del vaso y filtre.Conserve la solucin filtrada.

4. El precipitado en 3) est formado por: CoS, NiS; se divide en dos partes:

a. Reconocimiento de CobaltoCon ayuda de un alambre de platino (o nicrn) y brax se prepara una perla y se adhiere parte del precipitado a la perla, la cual adquiere un color azul tanto en llama reductora como en llama oxidante.

b. Reconocimiento de NquelDisuelva la parte restante del precipitado con unos 8ml de agua regia, alcalinice la solucin si observa formaciones de azufre filtre, en caso contrario, agregue gotas de dimetilglioxima hasta la formacin de un precipitado color rojo-cereza.

5. La solucin filtrada de 3) es recibida en un vaso y contiene FeCl2, MnCl2, AlCl3, CrCl3, ZnCl2; alcalincela con Na2O2 (slido) luego agregue una pequea cantidad de Na2CO3, agite suavemente el contenido del vaso, observe la formacin de un precipitado. Caliente unos segundos, enfre y filtre. Conserve la solucin filtrada.

6. El precipitado obtenido en 5) est formado por: Fe(OH)3, MnO2.H2O, probablemente algo de Co(OH)3, Ni(OH)3, se divide en dos partes:

a. Reconocimiento de FierroDisuelva el precipitado en un vaso con gotas de HCl 12N, caliente unos segundos, enfre. Diluya la solucin con gotas de H2O destilada y pase esta solucin a un tubo y agregue gotas de K4Fe(CN)6, observe el precipitado obtenido de color azul llamado Azul de Prusia.

b. Reconocimiento de ManganesoPrepare la perla con Na2CO3 y algo de precipitado, caliente directamente en la llama luego retire la perla e incorpore cristales de KClO3 y siga calentando unos segundos, una perla de color verde nos indica la presencia de Manganeso.

7. La solucin filtrada de 5) contiene NaAlO2, Na2CrO4, Na2ZnO2, acidifique la solucin con HNO3 6N luego agregue unas gotas (4 5) de NH4Cl finalmente alcalinice la solucin con NH4OH 15N. Caliente por unos segundos y observe la formacin de un precipitado blanco gelatinoso. Filtre

8. La solucin pasante contiene (NH4)2CrO4, Zn(NH3), acidifique con CH3COOH luego aada 10 12 gotas de (NH4)C2H3O2 hierva la solucin unos segundos y observe la formacin de un precipitado cuando aade gotas de BaCl2 a la solucin. Enfre y filtre.

9. La solucin pasante contendr Zn(C2H3O2)2 aada gotas de Na2S y observe un precipitado blanquecino que corresponde a ZnS.

DATOS Y OBSERVACIONES:

Grupo IIIFormaColorFrmulaReactivos usados

Fe2+PrecipitadoNegroFeSNH4Cl + NH4OH + Na2S

SolucinFeCl2HCl

PrecipitadoPardoFe(OH)3Na2CO3 + Na2O2

PrecipitadoAzulFe4[Fe(CN)6]3H2O + K4Fe(CN)6

Mn2+PrecipitadoMnSNH4Cl + NH4OH + Na2S

SolucinMnCl2HCl

PrecipitadoPardoMnO2.H2ONa2CO3 + Na2O2

PrecipitadoVerdeMnCl2Na2CO3 + KClO3

Co2+PrecipitadoNegroCoSNH4Cl + NH4OH + Na2S

PrecipitadoNegroCoSHCl

PerlaAzulCo(BO2)3Na2B4O7.10H2O

Ni2+PrecipitadoNegroNiSNH4Cl + NH4OH + Na2S

PrecipitadoNegroNiSHCl

PrecipitadoRojoDimetilglioximato de nquelAgua regia + NH4OH + dimetilglioxima

Al3+PrecipitadoAl(OH)3NH4Cl + NH4OH + Na2S

SolucinAlCl3HCl

SolucinNaAlO2Na2CO3 + Na2O2

PrecipitadoBlancoAl(OH)3HNO3 + NH4Cl + NH4OH

Cr3+PrecipitadoCr(OH)3NH4Cl + NH4OH + Na2S

SolucinCrCl3HCl

SolucinNa2CrO4Na2CO3 + Na2O2

Solucin(NH4)2CrO4HNO3 + NH4Cl + NH4OH

PrecipitadoAmarilloBaCrO4(NH4)C2H3O2 + calor+ BaCl2

PrecipitadoZnSNH4Cl + NH4OH + Na2S

SolucinZnCl2HCl

SolucinNa2ZnO2Na2CO3 + Na2O2

SolucinZn(NH3)6(NO3)2HNO3 + NH4Cl + NH4OH

SolucinZn(C2H3O2)2(NH4)C2H3O2 + calor+ BaCl2

PrecipitadoBlancoZnSNa2S

La formacin de perlas depende de la cantidad de precipitado obtenido.

Cada catin tiene un color caracterstico distinto de acuerdo a los reactantes.

CONCLUSIONES

Los cationes del grupo III son insolubles (o muy poco) en agua.

Los sulfuros de cationes del grupo III se disuelven el cidos diluidos

Al aadir las gotas de NH4Cl, luego alcalinizar con NH4OH y aadir Na2S se forma el NH4S que es quien precipita como sulfuros a: Co, Ni, Fe, Mn, Zn; asimismo se precipitan los hidrxidos: Al (OH)3, Cr (OH)3.

Para disolver los sulfuros de nquel y cobalto se utiliza agua regia esta disolucin se realiza en caliente.

El hierro (Fe2+) es obtenido en un precipitado azul oscuro (azul de Prusia) al aadir el K4Fe (CN)6, ocurriendo primero la oxidacin del Fe (II) a Fe (III) a la vez que se forma el ferrocianuro.

RECOMENDACIONES Realizar una correcta precipitacin (completa), para no tener complicaciones en la identificacin de otros cationes en el futuro, los residuos de una mala precipitacin tambin pueden afectar futuras reacciones.

Tener cuidado con la manipulacin de los reactivos ya que algunos de estos pueden ser muy concentrados y causar lesiones (quemaduras por parte de cidos muy concentrados) a los estudiantes.

Realizar los experimentos en los lugares indicados (como la campana de extraccin) para no contaminar el rea de trabajo y a las personas que se encuentren ahi.

BIBLIOGRAFA

Semimicroanlisis Qumico Cualitativo. V. N. Alexeiev. Ed. Mir. URSS 1975.

Qumica Analtica Cualitativa. Arthur I. Vogel. Editorial Karpelusz. Quinta Edicin. Buenos Aires 1974.

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