Informe De Catines

PROYECTO: MARCHA DE CATIONES DEL GRUPO IV y V

MATERIA: LABORATORIO DE CIENCIA BASICA II

Título:

Marcha ce cationes del grupo IV y V

Objetivo:

Separación de los cationes del grupo IV, Sr2+, Ca2+, Ba2+, y del grupo V Mg2+, y a partir de una disolución homogénea de dichos cationes, e identificarlos a través de métodos específicos como es la emisión de la luz.

Problema:

¿Cómo se pueden separar los cationes: Sr2+, Ca2+, Ba2+ y Mg2+, del grupo IV y V de una disolución homogénea?

Hipótesis:

Si se busca en el procedimiento de separación de cationes, donde se utilizan disoluciones de diferentes compuestos o distintas concentraciones, entonces se podrán formar precipitados de los distintos cationes, variando tanto el pH como la temperatura, hacer una prueba a la flama para verificar su presencia en la disolución.

Variables:

Independiente: pH, Qps

Dependiente: Kps

MARCO TEÓRICO

Modelo de Bohr

Bohr supuso inicialmente que los electrones se movían e orbitales alrededor del núcleo. Sin embargo, según la física clásica una partícula con carga eléctrica (como un electrón) que se mueve en una trayectoria circular debería perder energía, el electrón tendría que seguir una espiral, debería perder energía continuamente por emisión de radiación electromagnética.

Bohr enfoco este problema de forma similar como Planck había abordado el problema de la naturaleza de la radiación emitida por los objetos calientes: supuso que las leyes conocidas de la física eran inadecuadas para descubrir todos los aspectos de los átomos. Además Bohr adopto la idea de Planck de que las energías están cuantiadas.

Bohr baso su modelo en tres postulados:

1.-Sólo están permitidos orbitales con ciertos radios correspondientes a ciertas energías definidas, para los electrones de un átomo.

2.-Un electrón en una órbita permitida tiene una energía específica y está en un estado de energía “permitido”. Un electrón en un estado de energía permitido no irradia energía y por tanto, no cae en espiral hacia el núcleo.

3.-Un electrón solo emite o absorbe energía cuando pasa de un estado permitido de energía a otro. Esta energía se emite o absorbe en forma de fotón.

Solubilidad

Cuando un compuesto se disuelve en un solvente, se puede disolver máximo una cantidad de soluto, en una cantidad d solvente a una temperatura determinada.

Esta máxima cantidad se denomina “solubilidad” del soluto a una temperatura dada y constituye una “solución saturada”.

Cuando se llega a la solubilidad del soluto se establece un fenómeno reversible en el cual la velocidad con la que se disuelven las moléculas del soluto; ellas se juntan de nuevo en una fase aparte, en un proceso dinámico. Este fenómeno se conoce como “equilibrio de solubilidad”.

Contante de solubilidad (Kps)

Supóngase a 1 litro de agua a 25°C se agrega 1g de BaSO4 sólido y que se agita hasta la disolución queda saturada. Se disuelve muy poco BaSO4 las mediciones de conductividad indican que el 1 L de disolución saturada de BaSO4, solamente 0.0025g de BaSO4 no importa cuánto más sólido de BaSO4 se agrega. El BaSO4 que se disuelve, esta disociación por iones que componen:

BaSO4 Ba2+ + SO2-4

En los equilibrios en los que parten sólidos poco solubles en el agua, la constante de equilibrio que recibe el nombre de constante de producto.

La expresión del producto de solubilidad de un compuesto del producto de la concentración de sus iones compuestos cada uno elevado a las potencias que corresponde al número de iones de una unidad formular del compuesto.

Efecto de pH en la solubilidad

La solubilidad de los precipitados en importancia un análisis cualitativo es afectada por la concentración de iones hidronio e hidróxidos presentes en el disolvente. Se pueden distinguir dos tipos de dependía de pH.

La solubilidad aumenta la concentración del ión hidroxilo. El segundo es más complicado cuando los iones a los cationes del precipitado son capaces de reaccionar con los iones hidroxilo o hidronio del disolvente acuoso.

Efecto de la temperatura en la solubilidad

Puesto que la temperatura aumenta las energías cinéticas d las moléculas, es de esperar que este cambio altere el equilibrio entre las tendencias opuestas de disolución y cristalización de una sustancia saturada.

Un incremento de la temperatura hará que la tención por la cual un sólido se mantiene compacto, ya que calentando suficientemente un sólido llegara a disminuir esta compacidad que finalmente hará que el sólido se funda por lo tanto podemos esperar, en general, en un aumento de solubilidad.

Establecen una relación entre el coeficiente de solubilidad a una cierta temperatura de cada sustancia y su calor de disolución que el calor de la sustancia sólida es positivo (disolución) de la sustancia exotérmica, si la solubilidad aumenta, al incrementar la temperatura, entonces es endotérmica.

Ecuación Henderson-Hasselbach

La ecuación fundamental de los tapones es la ecuación de Henderson-Hasselbach que simplemente es una forma transformada, de la expresión de la constante de equilibrio Ka.

Ka=[H^+ ][A^- ]/[HA] log Ka=log[H^+ ][A^- ]/[HA]

log[H^+ ]+log [A^- ]/[HA] (-log⁡[H^+ ])/pH= (-log⁡Ka)/pKa+log⁡〖[A^- ]/[HA] 〗

pH=pka+log [A^- ]/[HA]

Precipitación Selectiva

Se pueden separar unos iones con otros en base a la solubilidad de sus sales. Considere una disolución que contiene Ag+ y Cu2+. Si se agrega HCl a la disolución, se precipita AgCl (Kps= 1.8x10-10) entonces el Cu2+permanece en la disolución acuosa por medio de un reactivo que forma precipitado con uno o varios de los iones se conoce como precipitación selectiva.

Efecto del ión común

El efecto del ión común limita la ionización de un ácido (o base) por la presencia de una concentración significativa de una base conjugada (o ácido). En la ionización del ácido láctico, en la solución limita el grado en el cuál se ioniza el ácido por lo tanto afecta el pH de la solución.

Qps

Q es llamado el producto iónico que representa el producto de las concentraciones molares de os iones elevados a una potencia igual a sus coeficientes estequiometricos se calcula ejemplo

Q= (Ag+)0(Cl-)0

Si Qps > Kps Hay precipitación

Si Qps< Kps no hay precipitación, es disolución insaturada

Si Qps= Kps está en equilibrio la disolución, es saturada

Control del pH. Soluciones amortiguadoras

Una solución buffer o amortiguadora ocasiona que las soluciones sean resistentes a los cambios de pH cuando se le agrega un ácido o base fuerte.

Una solución amortiguadora debe cumplir unos requerimientos:

*Debe contener dos sustancias un ácido, capaz de reaccionar con los iones OH- agregados, una base que pueda consumir los iones H3O+ adicionados.

*El ácido y la base no deben el uno con el otro.

De este modo, la acción de una solución buffer, es simplemente un caso especial del efecto ión electrón.

PROCEDIMIENTO

PREPARACION DE LAS DISOLUCIONES

En cuatro vasos de precipitados de 10 ml pesar las muestras de CaCl2, BaCl2, MgCl2 y SrCl2 y agregar 1 ml de agua en cada vaso para disolverlos ( con excepción de MgCl2, este compuesto antes de pesarlo mantenerlo en hielo, para evitar que se vuela liquido ya que es muy higroscópico y así hacer más fácil el poder pesarlo). Después de que disolvieron los 4 compuestos agregar las distintas disoluciones en un matraz aforado de 10 ml y homogenizar la muestra.

Después realizar la disolución de K2CrO4, el cual es un agente corrosivo (muy fuerte) y con el cual se tiene que tener un cuidado. Para poder pesar es necesario cubrir a la espátula con papel parafilm, para evitar que la oxide. En el vaso donde se va a pesar tiene que ser uno de cristal preferiblemente y ya una vez pesado disolverlo con la ayuda e un agitador de vidrio y diluir en un matraz aforado de 10 ml.

Preparar las disoluciones de (NH4)2C2O4 (el cual también es muy higroscópico, no tanto como el cloruro de magnesio pero si es un poco). CH3COONH4, (NH4)2SO4 y NH4Cl se preparan en un matraz aforado de 10 ml, antes de esto se tienen que disolver dentro de una campana de extracción de vapores ya que el amonio es un vapor muy penetrante. La preparación del NH4OH es un poco más delicada ya que es un compuesto que a temperatura ambiente se vuelve un hidrato muy fácilmente, se tiene que calentar agua en baño maría hasta llegar a una temperatura de unos 35 °C e ir agregando poco a poco el compuesto. La disolución se llevara a cabo con la ayuda de un agitador magnético el cual con la parrilla de agitación y calentamiento ayudara a la disolución. Después de haberse disuelto agregar la disolución en un matraz de aforado de 10 ml y homogenizar.

La disolución de (NH4)2CO3, también se hidrata muy rápidamente a temperatura ambiente así que al igual que con el hidróxido de amonio, se calienta agua en un vaso de precipitado de 10 ml a baño maría e ir agregando lentamente el carbonato de amonio, esta disolución se realizara en la campana de extracción de vapores ya qe al agregarse en agua caliente y son muy intensos los vapores.

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