Laboratorio 2

INTRODUCCION

El cuarto grupo de cationes comprende los iones Ca2+, Sr2+ y Ba2+. Estos iones forman una serie de sales poco solubles con diferentes aniones. Así, los sulfatos, los fosfatos los oxalatos y os carbonatos de los cationes del grupo IV son poco solubles.

El mejor modo de separar los cationes del grupo IV es transformarlos en carbonatos: BaCO3, SrCO3, CaCO3 .En efecto, los productos de solubilidad de estas sales son bastantes pequeños (de orden 10-9) y por eso es posible precipitar prácticamente todos los cationes del grupo IV. La solubilización del precipitado obtenido que es necesaria para le analizáis ulterior del grupo IV es muy simple, porque, a diferencia de los sulfatos, los carbonatos son sales de un ácido débil y se disuelven bien en ácidos. Por fin el exceso de los iones precipitantes, CO32-, se elimina fácilmente por acidificación debido a la descomposición del ácido carbónico que se forma en CO2 y H2O.

1.- OBJETIVOS

El objeto de esta práctica es observar e identificar las reacciones características de los cationes del grupo IV de cationes, para su posterior separación e identificación.

2.- FUNDAMENTO TEORICO

Reacciones de los iones Ba+2

El dicromato potásico K2Cr2O7 forma con el íon Ba+2 un precipitado amarillo de BaCrO4 y no de BaCr2O7, como sería de esperar. La causa radica en lo siguiente. La solución de K2Cr2O7 además de los Cr2O7-2 contiene una pequeña cantidad de CrO4-2 que se forman debido a la interacción de los con el agua:

Cr2O7-2 + H2O 2HCrO4-1 2H+ + 2CrO4-2

K(HCrO4-1) = [H+] [CrO4-2]/[ HCrO4-1] = 3,2.10-7

La concentración de los iones CrO4-2 es, sin embargo, suficiente para que el producto de solubilidad BaCrO4 resulte sobrepasado antes de que sea alcanzado el producto de solubilidad de BaCr2O7. Precisamente por eso es BaCrO4 el que forma el precipitado:

2CrO4-2 + 2Ba+2 → 2BaCrO4↓

Si súmanos las dos ecuaciones, obtendremos la ecuación general de la reacción que estamos analizando:

CrO4-2 + 2Ba+2 + H2O → 2BaCrO4↓ + 2H+

El precipitado de BaCrO4, es soluble en ácidos fuertes, pero es insoluble en ácido acético. Como el ácido fuerte se forma aquí durante la propia reacción, esta última no llega hasta el final. No obstante, se puede lograr la precipitación completa de Ba+2,si; además de K2Cr2O7,añadimos a la solución CH3COONa;el ácido fuerte se reemplaza por un ácido débil, el acético, en el que BaCrO4 es insoluble:

CH3COO- + H+ → CH3COOH

En esta reacción hace falta un exceso de CH3COONa, para que una parte de este exceso quede inutilizada, es decir, para que resulte una mezcla amortiguadora acética que mantenga prácticamente constante, a pesar de la formación de los iones H+ durante la reacción, el PH ( ≈5) suficiente para la precipitación completa de BaCrO4.

Los iones Sr2+ y Ca2+ no forman precipitaciones por acción de K2Cr2O4 y no ponen obstáculos para la identificación de Ba2+. La reacción analizada se emplea no solo para identificar el íon Ba2+ , sino también para separarlos de los iones Ca2+ y Sr2+.

El precipitado de BaCrO4 se forma también por acción del cromato de potasio sobre las soluciones de sales de bario. Pero K2CrO4 da con los iones Sr2+ un precipitado amarillo de SrCrO4 que se distingue de BaCrO4 solo por su solubilidad en ácido acético. Para prevenir la formación de SrCrO4 hace falta efectuar la reacción en presencia de CH3COOH o mejor todavía de una mezcla amortiguadora acética. Los iones H+ del ácido acético fijan los aniones CrO42- formando HcrO4- , de tal manera que la concentración de CrO42- en la solución disminuye tanto el producto iónico [Sr2+] [CrO42-] no alcanza el valor del producto de solubilidad de SrCrO4 y el precipitado no se forma. Por el contrario, el producto de solubilidad del cromato de bario, que es menos soluble, resuelta sobrepasado también en presencia de ácido acético, el cual, de este modo, no obstaculiza su precipitacion.

Reacciones de los iones Sr 2+

El ácido sulfúrico y los sulfatos solubles forman un precipitado blanco de SrSO4 , prácticamente insoluble en ácidos (¿por qué?); se puede solubilizarlo como BaSO4 .como SrCO3 es menos soluble que SrSO4, la transformación de estroncio en carbonato es incomparable mas fácil que en el caso de BaSO4.

Reacciones de los iones Ca2+

El oxalato de amonio (NH4)2C2O2 forma con los iones Ca2+ un precipitado blanco de oxalato de calcio soluble en ácidos minerales, pero insoluble en ácido acético:

Ca2+ + C2O42- → CaC2O4↓

Esta reacción, que es la reacción cualitativa más importante del ión Ca2+, es interferida por la presencia de Ba2+ y Sr2+ que forman con (NH4)2C2O2 precipitados análogos.

Los sulfuros solubles ( los iones SO42-) forman un precipitado blanco de CaSO4 solamente en las soluciones relativamente concentradas de sales de calcio:

Ca2+ + SO42- → CaSO4↓

El precipitado es soluble en (NH4)2SO4 debido a la formación de una sal compleja de (NH4)2[CaSO4]. el agua de yeso no forma turbidez con las soluciones de las sales de calcio (a diferencia de Ba2+ y Sr2+).

3.- PARTE EXPERIMENTAL

MATERIALES

* 8 tubos de ensayo

* 1 vaso de vidrio de 250 ml

* 1 embudo de vidrio

* 1 gradilla

* 1 pipeta con agua destilada

* 1 pinza

* 1 baqueta de vidrio

* Papel de filtro

* Papel de tornasol

REACTIVOS

* Cloruro de amonio NH4Cl

* Hidróxido de amonio NH4OH

* Ácido acético CH3COOH

* Carbonato de amonio NH4CO3

* Cromato de potasio K2CrO4

* Acetato de amonio (NH4)C2H3O2

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