Grupo Del Hieroo

INTRODUCCION

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.

OBJETIVOS:

• GENERAL:

 identifique los cationes del tercer grupo de una muestra de acuerdo a los precipitados obtenidos.

• ESPECIFICO:

 Reconocer el color de precipitado cuando hay presencia de Fe+++.

 Reconocer el color de precipitado cuando hay presencia de Al+++.

 Reconocer el color de precipitado cuando hay presencia de Cr+++.

MARCO TEORICO:

Por análisis químico se entiende el conjunto de principios y técnicas que tienen como finalidad la determinación de la composición química de una muestra natural o artificial.

El análisis químico puede ser cuantitativo o cualitativo. El primero tiene como objeto el reconocimiento o identificación de los elementos o de los elementos o de los grupos químicos presentes en una muestra. El segundo se encarga de la determinación de las cantidades de los mismos y sus posibles relaciones químicas.

Todas las técnicas de análisis químico están basadas en la observación de ciertas propiedades de los elementos o de los grupos químicos que permiten detectar su presencia sin duda alguna, por su parte las reacciones químicas analíticas puede verificarse por vía humada, o sea entre iones en las soluciones o por la vía seca, que es la forma por la que se verifica en los sólidos.. Desafortunadamente, no se conocen reactivos que puedan emplearse para efectuar pruebas de identificación con cada ion en presencia de los iones restantes".

Por análisis químico se entiende el conjunto de principios y técnicas que tienen como finalidad la determinación de la composición química de una muestra natural o artificial.

El análisis químico puede ser cuantitativo o cualitativo. El primero tiene como objeto el reconocimiento o identificación de los elementos o de los elementos o de los grupos químicos presentes en una muestra. El segundo se encarga de la determinación de las cantidades de los mismos y sus posibles relaciones químicas.

Catión: Es un ión (sea átomo o molécula) con carga eléctrica positiva, esto es, con defecto de electrones. Los cationes se describen con un estado de oxidación positivo.

Las sales típicamente están formadas por cationes y aniones (aunque el enlace nunca es puramente iónico, siempre hay una contribución covalente).

Uno de los procedimientos analíticos clásicos es el procedimiento sulfhídrico. En este procedimiento se separan los cationes del grupo I con HCl diluido en forma de cloruros insolubles, quedando cationes de otros grupos en solución. Estos últimos se separan del siguiente grupo con ácido sulfhídrico y posteriormente se procede con la separación de los cationes del grupo III, IV y V.

Dentro de cada grupo se utilizan los reactivos adecuados con los cuales se logra la separación individual. Otro procedimiento analítico que se puede mencionar es el procedimiento amoniacal en el cual se clasifican los cationes según reaccionan con hidróxido amónico, en el procedimiento se utiliza tío sulfato sódico o sulfuro sódico y otros.

MATERIALES Y REACTIVOS:

Materiales:

 2 vasos de 250 ml.

 2 matraz de 250 ml.

 5 tubos de prueba.

 1 varilla.

 1 embudo.

 1 equipo calentamiento.

 1 pinza/tubo.

 1 pinza/vaso.

Reactivos:

 FeCl3

 MCl3

 CrCl3

 H2O2 (Peróxido de hidrógeno)

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Reacciones de los cationes del grupo del hierro:

• Reacciones del Ion Ferroso: Fe 2+

Se utiliza una solución de sulfato ferroso: FeSO4

1. Con solución de hidróxido de Sodio: se produce un precipitado blanco de hidróxido ferroso, Fe(OH)2, insoluble en exceso de reactivo; pero soluble en ácidos. Este precipitado se oxida rápidamente a hidróxido férrico de color pardo rojizo, Fe(OH)3 , por acción del oxígeno del medio ambiente.

FeSO4 + 2NaOH Fe(OH)2 + Na2SO4

4Fe(OH)2 +2H2O + O2 4Fe(OH)3

2. Con solución de hidróxido de amonio: en ausencia completa de aire, se obtiene un pp blanco de hidróxido ferroso.

FeSO4 + 2NaH4OH Fe(OH)2 + (NH4)2SO4

3. Con sulfuro de Hidrogeno: en medio acido no se forma ningún pp; en un medio neutro hay una precipitación parcial de sulfuro ferroso de color negro; FeS. En un medio alcalino, se obtiene un pp negro de sulfuro ferroso.

FeSO4 + H2S FeS + H2SO4

4. Con solución de sulfuro de amonio: se produce un pp negro de sulfuro ferroso, soluble en ácidos.

FeSO4 + (NH4)2S FeS + (NH4)2SO4

FeS + HCl FeCl2 + H2S

5. Con solución de cianuro de potasio: se produce un pp pardo amarillento de cianuro ferroso, Fe(CN)2 , soluble en exceso de reactivo debido a la formación de ferrocianuro de potasio.

FeSO4 + 2KCN Fe(CN)2 + K2SO4

Fe(CN)2 + 4KCN K4[Fe(CN)6]

6. Con solución de ferrocianuro de potasio: en ausencia de aire se obtiene un pp blanco de ferrocianuro ferroso, Fe2[Fe(CN)6]

2 FeSO4 + K4[Fe(CN)6] Fe2[Fe(CN)6] + 2 K2SO4

7. Con solución de ferrocianuro de potasio: se obtiene un pp azul oscuro de ferrocianuro ferroso, llamado azul de Turnbull, Fe2[Fe(CN)6]2 , soluble en hidróxidos alcalinos.

3FeSO4 + 2 K3[Fe(CN)6] Fe3[Fe(CN)6]2 + 3K2SO4

Fe3[Fe(CN)6]2 + 6KOH 2K3[Fe(CN)6] + 3Fe(OH)2

8. Con solución de sulfocianuro de amonio: no se produce ningún pp, diferencia del Fe3+.

• Reacciones del Ion férrico: Fe3+.

Se utiliza una solución de cloruro férrico, FeCl3

1. Con sulfuro de hidrogeno: la sal férrica se reduce a sal ferrosa con separación de azufre.

2FeCl3 + H2S 2FeCl2 + 2HCl + S

2. Con solución de hidróxido de amonio: se obtiene un pp gelatinoso pardo rojizo de hidróxido férrico, Fe(OH)3 soluble en ácidos. Por calentamiento fuerte y prolongado se convierte en oxido férrico.

FeCl3 + 3NH4OH Fe(OH)3 + 3NH4Cl

2 Fe(OH)3 + calor Fe2O3 + 3H2O

3. Con solución de hidróxido de sodio: se produce un pp pardo rojizo de hidróxido férrico, insoluble en exceso de reactivo, diferencia de aluminio y cromo.

FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3H2O

4. Con solución de sulfuro de amonio: en medio alcalino se produce un pp negro de sulfuro férrico, Fe2S3, soluble en ácido clorhídrico diluido.

2 FeCl3 + 3(NH4)2S Fe2S3 + 6NH4Cl

Fe2S3 + 4HCl 2FeCl2 + S + 2H2S

5. Con solución de ferrocianuro de potasio: en soluciones neutras o ligeramente acidas se produce un pp azul intenso de ferrocianuro férrico, llamado azul de Prusia, Fe4[Fe(CN)6]3.

4 FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] Fe4[Fe(CN)6]3 + 12 KCl

6. Con solución de ferrocianuro de potasio: se produce una coloración parda debida a la formación de ferrocianuro férrico, Fe[Fe(CN)6]

FeCl3 + K3[Fe(CN)6] Fe[Fe(CN)6] + 6NH4Cl

7. Con solución de sulfocianuro de amonio: se obtiene una coloración rojo sangre de ferrisulfocianuro férrico, Fe[Fe(CNS)6]

2 FeCl3 + 6 NH4CNS Fe[Fe(CNS)6] + 6NH4Cl

• Reacciones del Ion aluminio: Al3+.

Se utiliza una solución de cloruro de aluminio, AlCl3

1. Con solución de hidróxido de amonio: se produce un precipitado blanco gelatinoso de hidróxido de aluminio, Al(OH)3 soluble en ácidos.

AlCl3 + 3 NH4OH Al(OH)3 + 3 NH4Cl

2. Con solución de hidróxido de sodio: se obtiene un precipitado blanco de hidróxido de aluminio, en exceso de reactivo con formación de aluminato de sodio, NaAlO2.

AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3 NaCl

Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O

3. Con solución de sulfuro de amonio: se obtiene un precipitado blanco de hidróxido de aluminio, debido a la hidrolisis del sulfuro de aluminio en presencia de agua.

Al(OH)3 + 3(NH4)2S Al2S3 + 6NH4Cl

Al2S3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2S

4. Con solución de acetato de sodio: con exceso de reactivo y en caliente se obtiene un precipitado blanco de acetato básico de aluminio.

AlCl3 + 3CH3COONa Al(CH3COO)3 + 3NaCl

Al(CH3COO)3 + 2 H2O Al[(OH)2 CH3COO] + 2 CH3COO

5. Con solución de fosfato de sodio: se obtiene un precipitado gelatinoso blanco de fosfato de aluminio AlPO4 soluble en ácidos e hidróxidos alcalinos.

2AlCl3 + 4Na2HPO4 2Al PO4 + 6NaCl + 2NaH2 PO4

Al PO4 + 4NaOH NaAlO2 + Na3PO4 + 2H2O

6. Con solución de carbonato de sodio: se obtiene un pp blanco de hidróxido de aluminio, soluble en exceso de reactivo, lo que se atribuye a la hidrolisis completa del carbonato de aluminio inicialmente formado.

2AlCl3 + 3Na2CO3 Al2(CO3)3 + 6NaCl

Al2(CO3)3 + 3 H2O 2Al(OH)3 + 3 CO2

2Al(OH)3 + Na2CO3 2NaAlO2 + 3H2O + CO2

• Reacciones del Ion cromo: Cr3+.

Se utiliza una solución de cloruro de cromo CrCl3

1. Con solución de hidróxido de amonio: se obtiene un pp gelatinoso verde azulado de hidróxido crómico, Cr(OH)3.

CrCl3 + 3NH4OH Cr(OH)3 + 3NH4Cl

2. Con solución de hidróxido de sodio: se obtiene un pp verde azulado de hidróxido crómico, soluble en exceso de reactivo formándose una solución verde de cromito de sodio.

CrCl3 + 3NaOH Cr(OH)3 + 3NaCl

Cr(OH)3 + NaOH NaCrO2 + 2H2O

3. Con solución de sulfuro de amonio: se produce un pp verde de hidróxido de cromo. La explicación es similar a la de aluminio.

2CrCl3 + 3(NH4)2S Cr2S3 + 6NH4Cl

Cr2S3 + 6 H2O 2Cr(OH)3 + 3H2S

4. Con solución de carbonato de amonio: se produce un pp verde azulado de hidróxido de cromo.

2CrCl3 + 3Na2CO3 Cr2(CO3)3 + 6NaCl

Cr2(CO3)3 + 3H2O 2Cr(OH)3 + 3CO2

5. Con solución de fosfato di sódico: se obtiene un pp verde de fosfato de cromo, CrPO4 soluble en ácidos e insoluble en ácido acético diluido.

CrCl3 + 2NaHPO4 Cr PO4 + 3NaCl+ NaH2PO4

6. Con peróxido de sodio: se produce una solución amarilla de cromato de sodio, Na2CrO4, debido a la oxidación del Cr3+ a Cr 6+.

3CrCl3 + 3Na O2 + 4NaOH 2Na2CrO4 + 6NaCl + 2H2O

MARCHA ANALÍTICA DE SEPARACIÓN Y RECONOCIMIENTO DE LOS CATIONES DEL GRUPO DEL HIERRO

Al filtrado del segundo grupo(grupo del cobre y arsénico) que pueden contener los cationes del grupo del hierro, se agrega 2g de cloruro de amonio por cada 10 ml de solución, se lleva a ebullición y se agrega lentamente solución diluida de hidróxido de amonio, hasta que se comience a percibir olor de amoniaco; se hierve durante 1 a 2 minutos, se filtra inmediatamente y se lava.

RESIDUO: puede contener Fe(OH)3 Al(OH)3, Cr(OH)3 y algo de MnO(OH)2. Se suspende el precipitado con un poco de agua se agrega 1 a 1,5 g de peróxido de sodio (o un exceso de solución de NaOH y 5ml de H2O), se hierve hasta que cese la efervescencia, se filtra y se lava. FILTRADO: se descarta

RESIDUO: puede contener: Fe(OH)3 y MnO(OH)2.Se divide en dos porciones:

1. Se disuelve en HCl diluido y se agrega solución de K4[Fe(CN)6]. Precipitado azul (azul de Prusia)

Presencia de Hierro

2. Se disuelve en HNO3 (1:1), se agrega 1g de PbO2, se hierbe suavemente durante 1 a 2 minutos y se deja en reposo. Solución violeta de HMnO4.

Presencia de Manganeso FILTRADO: puede contener: NaAlO2 y Na2CrO4

Si es incoloro no existe cromo.

Si es amarillo se divide en dos porciones:

1. Se agrega ácido acético hasta reacción ácida y luego, solución de acetato de plomo.

Precipitado amarillo de PbCrO4.

Presencia de Cromo

2. Se acidifica con HCl al tornasol y luego se agrega NH4Oh hasta reacción alcalina. Se calienta a ebullición. Precipitado blanco gelatinoso de Al(OH)3

Presencia de Aluminio

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