MARCHA SISTEMÁTICA DE SEPARACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE CATIONES

MARCHA SISTEMÁTICA DE SEPARACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE CATIONES

Marla Stefany Rayo Sánchez^[1], Daniel Sebastián Peña Beltrán^[2]

RESUMEN

En la práctica se realizó de manera cualitativa, la cual prescindió de una solución de cationes (solución problema) ya preparada por el docente. Sobre la solución de cationes se realizó una marcha sistemática de separación para aprender a identificar, usar e ilustrar este procedimiento de manera correcta; y además llevar a cabo la identificación cualitativa de cada uno de los cationes en solución (conocidos previamente para la ayudar a la comprensión del proceso) por medio de sus características particulares con diferentes reactivos. Para reconocer los cationes se procedió hacer la separación de estos recurriendo a reacciones de precipitación y centrifugación, retirando en cada instancia del proceso la solución del precipitado para facilitar la diferenciación de cationes. Usando los conocimientos previos sobre las características de comportamiento de los cationes a analizar con diferentes reactivos o soluciones, se explicó cómo se procedió a la determinación de su presencia en la solución.

  PALABRAS CLAVE: Cationes, Marcha sistemática, Identificación de cationes, precipitación.

INTRODUCCIÓN

La marcha sistemática de separación e identificación de cationes es un procedimiento muy utilizado en el laboratorio para el análisis químico. Un uso muy interesante donde este procedimiento es muy común e importante, es el análisis de aguas residuales o el análisis de aguas (lagos, ríos, quebrada, etc.). No existe un proceso único para el tratamiento de todo tipo de aguas, y debido a estos cada una se trata y sufre procesos de manera individual y particular; para saber cómo debe ser tratada una fuente de agua es indispensable estudiarla, analizar e identificar plenamente todos y cada uno de los compuestos que en ella se encuentren. Para este análisis complejo se realiza una marcha sistemática de cationes y aniones, cuando se determina que sustancias están presentes en esa muestra de agua, se procede a diseñar e implementar un tratamiento específico para la eliminación o separación de dichas sustancias.

Otro uso muy importante a nivel industrial perseguido con el tratamiento del agua de alimentación a los equipos o procesos industriales consisten en quitar las materias solubles y en suspensión, así como la eliminación de los gases; todo esto es necesario, entre otras cosas para evitar la formación de incrustaciones sobre las superficies de calentamiento del agua y para proteger contra la corrosión los metales de las calderas, recuperadores y tuberías.

Una marcha sistemática es un método analítico que tiene por objeto la identificación de los componentes de una muestra, este método permite además la separación de dichas especies químicas, agrupándolas por su comportamiento característico frente algún disolvente o reactivo. Las marchas analíticas se realizan al caso de los iones inorgánicos o muy pocos orgánicos que se comporten como inorgánicos. Las marchas para cationes tienen variadas diferencias a las de los aniones, dado al elevado número de cationes inorgánicos y la diversidad en su comportamiento, para cationes es mucho más complejas; en estas marchas  son separados en cinco o seis grupos, y dentro de cada grupo se realizan ensayos de identificación y en algunos casos se adicionan operaciones de separación. ("Ciencia Basica Experimental Para Estudiantes De Ingenieria Quimica", 2015) (Inacap Maipú, 2011)

La práctica tuvo como objetivo aprender a identificar y realizar de manera correcta una marcha sistemática para separar y determinar cationes en solución; teniendo en cuenta el comportamiento particular de estos frente a diversos reactivos para su plena identificación.

MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPO MATERIALES

• 3 vasos de precipitado de 250 mL, 100 mL, 50 mL.
• 12 tubos de ensayo.
• 2 gradillas.
• 2 pinzas.
• 2 pipetas Pasteur.

REACTIVOS

• Solución problema (cationes en solución: Ag+, Fe3+, Al3+, Ca2+, Ba2+, Cu2+, N2+, Co2+)
• NH4Cl.
• NH3 diluido.
• NH3 concentrado.
• Na2HPO4.
• HCl diluido.
• (NH4)2SO4.
• (NH4) 2C2O4.
• NHO3 concentrado.
• NHO3 diluido.
• KI.
• NaOH concentrado.
• KSCN
• K4Fe(CN)6.
• CH3COOH concentrado.
• Morina.
• Aluminón.
• Dimetilglioxima (DMG).

EQUIPOS

• Plancha de calentamiento.
• Centrifuga.

PROCEDIMIENTO

Se tomó 1 mL de la solución problema y se le agregó a esta 4 gotas de  NH4Cl agitando luego con un varilla de vidrio, se llevó a la centrifuga para facilitar la precipitación y el separado de está. Se obtuvo el P1 (precipitado 1) y S1 (solución 1), se separó la S1 a otro tubo de ensayo.

1. GRUPO 1

En el P1 se obtuvo el primer grupo de cationes a trabajar ya separado. Se agregó al P1 1 mL de solución de NH3 diluido y se agito para ayudar a la disolución del P1. Se corroboro la presencia del ion plata con dos pruebas por ello se separó en dos tubos de ensayo esa solución; para en el  primer tubo de la solución de P1 se agregó NHO3 diluido hasta lograr que la solución estuviera acida y se presenció la formación de un precipitado separado en la centrifuga. En el segundo tubo de ensayo de la solución de P1 se añadió 3 gotas de KI que dio la formación de un precipitado.

1. GRUPO 2

La S1 que se separó se le adicionó 10 mL de NH3 concentrado, se agito y se calentó al baño maría dando P2 (precipitado 2) y una S2 (solución 2) los cuales fueron separados por centrifugación. Al P2 se le agregó1 mL de solución de NaOH concentrada (> 2M) y se agito, se obtuvo un precipitado (P21) y una solución (S22). Al P21 se disolvió añadiendo 1 mL de NHO3 y se dividió en 3 tubos de ensayo para identificación de cationes.
En el primer tubo son el P21 disuelto se agregó  2 gotas de  KSCN. Para el segundo tubo de ensayo se adiciono 2 gotas de  K4Fe(CN)6.

 A la solución S22 se le añadió 1 mL de ácido acético concentrado y se dividió en dos tubos de ensayo para la identificación del catión. Al primer tubo de ensayo se le adiciono 3 gotas de morina y se observó bajo luz de fluorescencia; a la segunda de le agrego 3 gotas de aluminón y  15 gotas de NH3 diluido.

1. GRUPO 3

 A la S2 anterior se le adiciono  Na2HPO4 y se centrifugo para separar el P3 (precipitado 3) y S3 (solución 3). En el P3 se le agrego gota a gota 1 mL de HCL diluido, diluyendo el P3; a esta solución de P3 se le adiciono 4 gotas de (NH4)2SO4 con lo cual precipito y se separó el P31  y la S32. Para el S32 se le añadió 4 gotas de (NH4) 2C2O4 y unas 5 gotas de amoniaco diluido.

1. GRUPO 4

Por último la S3 se dividió en 4 tubos de ensayo para realizar las pruebas. En el primer tubo de ensayo se agregó 5 gotas de DMG, para el segundo tubo de ensayo se añadió 3 gotas de K4Fe(CN)6, para finalizar en el tercer tubo de ensayo se adiciono 4 gotas de Tiosulfato de sodio (Na2S2O3) y con ácido clorhídrico se ajustó el pH ácido, además se agregó 5 gotas de KSCN y 2 mL de acetona. Este procedimiento se tuvo que repetir para el 4 tubo de ensayo ya que los resultados no fueron los esperados.

RESULTADOS Y ANALISIS

1. GRUPO 1

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