LAB. 03 - ANÁLISIS DEL GRUPO II DE CATIONES

LAB. 03 – ANÁLISIS DEL GRUPO II DE CATIONES

OBJETIVO

El objeto de esta práctica es observar e identificar las reacciones características de algunos de los cationes pertenecientes al grupo II, para su posterior separación e identificación. Los cationes de este grupo tienen la particularidad de que forman sulfuros insolubles en ácidos diluidos.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Los cationes del segundo grupo se dividen tradicionalmente en dos subgrupos: el subgrupo II A (del cobre) y el subgrupo II B (del arsénico).

La base de esta división es la solubilidad de los precipitados de sulfuros en polisulfuros de amonio. Mientras que los sulfuros del subgrupo del cobre son insolubles en este reactivo, los sulfuros del subgrupo del arsénico se disuelven por la formación de Tiosales.

El subgrupo del cobre está conformado por: Hg2+, Pb2+, Bi3+, Cu2+, y Cd2+.

Aunque la mayor parte de los iones Pb2+ son precipitados con ácido clorhídrico diluido junto con los otros iones del grupo I, este precipitado es bastante incompleto debido a la solubilidad relativamente alta del PbCl2.

Por lo tanto, en el curso del análisis todavía habrá presente iones plomo cuando se trate de precipitar el segundo grupo de cationes.

Los cloruros, nitratos y sulfatos de los cationes del subgrupo del cobre son bastante solubles en agua. Los sulfuros, hidróxidos y carbonatos son insolubles. Algunos de los cationes del de este subgrupo tienden a formar complejos.

El subgrupo del arsénico consiste en los iones de As3+, Sb3+, Sn2+ y Sn4+.

Estos iones tienen carácter anfótero: sus óxidos forman sales con ambos, ácidos y bases. Entonces el As2O3 se puede disolver en HCl(6M) formando cationes de As3+.

La disolución de sulfuros en polisulfuro de amonio puede ser considerada como la formación de Tiosales a partir de Tioácidos Anhidros. Entonces la disolución de As2S3 en sulfuro de amonio conduce a la formación de iones de amonio y tioarsenito.

Todos los sulfuros de subgrupo de arsénico se disuelven en sulfuro de amonio (incoloro) excepto el SnS; para disolverlo se necesita de polisulfuro de amonio.

EQUIPO Y MATERIALES

8 Tubos de ensayo

Gradilla

Piseta con agua destilada

Baqueta

Embudo de vidrio

Papel de filtro

Papel de tornasol

Reactivos (NH4OH, Na2S, HCl, (NH4)2Sx, HNO3, HNO3, H2SO4, KCN)

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Corregir la acidez de la solución inicial, si es necesario, que contiene todos los cationes del Grupo II (agregue gota a gota NH4OH 15 N hasta neutralizar la solución.

Luego añada HCl 6N en relación a 1 gota/ml de solución, use papel tornasol como indicador)

Añada gota a gota Na2S hasta completar la precipitación.

Filtre y deseche la solución pasante. El precipitado obtenido está formado por los sulfuros de los cationes del sub-grupo IIA (HgS, PbS, Bi2S3, CuS, CdS) y por los del sub-grupo IIB (As2S3, Sb2S3, SnS, SnS2).

Transfiera el precipitado obtenido a un vaso con ayuda de unos ml. de solución amarilla de polisulfuro de amonio (NH4)2Sx (hacer esta operación en la zona de extracción de gases o en un lugar ventilado).

Posteriormente lleve el contenido del vaso a un tubo.

Someta este tubo a baño Maria por unos segundos (con agitación permanente).

Filtrar.

Se obtienen dos productos: Precipitado y solución.

El residuo o precipitado puede contener: HgS, PbS, Bi2S3, CuS, Sº

Y la solución puede contener las tiosales: (NH4)3AsS4, (NH4)3SbS4, (NH4)2SnS3

Se trabajará primero con el precipitado:

El precipitado se traspasa a un vaso con ayuda de unos ml. de HNO3 6N.

Calentar ligeramente (hasta observar un cambio) enfriar.

Filtrar.

El residuo obtenido esta compuesto de HgS y Sº

La solución filtrada puede contener: Pb(NO3)2, Bi(NO3)3, Cu(NO3)2, Cd(NO3)2, esta solución debe ser recibida en un vaso.

Agregar unas gotas de H2SO4 9N

Calentar la solución hasta observar, el desprendimiento de abundantes humos blancos, (realizar esta operación en zona de extracción de gases, no usar mechero).

Enfriar.

Diluir ligeramente la solución.

Filtrar.

El residuo obtenido corresponde a PbSO4.

La solución filtrada contiene Bi2(SO4)3, CuSO4, CdSO4.

Alcalinizar la solución con NH4OH 15N y observar la formación de un precipitado.

Filtrar.

El precipitado corresponde a Bi(OH)3.

La solución filtrada debe presentar una tonalidad azul por la presencia del catión Cu (Nota 1) que se encuentra como Cu(NO3)4SO4.

Añadir gotas de KCN hasta decolorar la solución.

La solución final será tratada con gotas de Na2S hasta observar la formación de un precipitado que corresponde a CdS.

La solución que contiene las tiosales es diluida ligeramente.

Luego es acidificada con gotas de HCl 6N.

Calentar ligeramente.

Filtrar y desechar la solución pasante.

El precipitado obtenido puede contener: AsS3, SbS3, SnS2 y Sº.

Traspasar el precipitado con ayuda de unos ml. De HCl 6N a un vaso.

Calentar ligeramente.

Filtrar.

El precipitado resultante contiene As2S5.

La solución puede contener SbCl3 y SbCl4, se diluye la solución hasta que la concentración de HCl contenido se aproxime a 2.4N. (Nota 2).

Calentar la solución.

Luego añadir gotas de Na2S hasta observar la formación de un precipitado.

Filtre en caliente.

El precipitado obtenido es: SbS5.

La solución final debe ser diluida nuevamente hasta que la concentración de HCl se aproxime a 1.2N.

Añadir gotas de Na2S, observe la formación de un precipitado que corresponde a SnS2.

CUESTIONARIO

Indique brevemente y con toda claridad ¿cómo se consigue la precipitación completa del segundo grupo?

a)Si la muestra recibida es alcalina (lo indica el tornasol)¿cómo se procede?

Como primer paso tenemos que eliminar los cationes del primer grupo, lo cual se consigue haciendo precipitar completamente con HCl 6N, luego que filtramos esta solucion le agregamos un trozo de papel tornasol (indicador), se debe neutralizar añadiendo gota a gota NH4OH 15N. Para obtener una solucion con un pH=0.5 se agrega HCl 6N (tantas gotas como la cantidad de solucion en mililitros que se tenga). Todo esto se hace con la finalidad de que los cationes del segundo grupo precipiten completamente agregando el reactivo del grupo (Na2S) a un pH=0.5.

b) Si la muestra recibida es a ácida(tornasol)como se procede?

Primero se tendria que neutralizar la solucional agregar HCl hasta que el apel tornasol (que previamente introducimos) adquiera una coloración lila, luego volver a echar HCl para acidificar y luego se procede de la misma manera que en el caso anterior

c) ¿Qué precaución se debe tomar para ambos casos? ¿porqué?

La precipitación se deben de dar en medio acido para que ocurra la presipitacion del segundo grupo de cationes.

a) ¿Cómo se prepara la solución coloidal de polisulfuro de amonio,〖〖(NH〗_4)〗_2 S_(x (ac))

Se agrega a un litro de solución de Sulfuro de amonio 1M, 32 gr de Azufre; se calienta suavemente hasta que el último se disuelve completamente y se forme una solución amarilla.

Disolviendo azufre en los sulfuros alcalinos se obtiene polisulfuros, que contienen el anión Sx2-, donde x puede tomar valores variables, generalmente comprendidos entre dos y cinco. Los polisulfuros forman aniones de color mas acentuado que los sulfuros (el sulfuro de amonio es incoloro, mientras que el polisulfuro de amonio, por ejemplo, es amarillo fuerte), menos básicos y con cierto carácter oxidante por el azufre hábil que contienen.

b) ¿Para qué se utiliza dicha disolución?¿cómo se procede?.

El polisulfuro de amonio contiene átomos inestables de azufre, cada uno de los cuales es capaz de recibir dos electrones, lo que quiere decir que este (NH4)2Sx es un agente oxidante por virtud de sus inestables átomos de azufre.

La función que desempeña esta solución es que al agregarla como un reactivo, podamos tener una fuerte concentración de iones sulfuro, capaz de extraer los sulfuros del sub-grupo

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