Marcha analítica: determinación de cationes.

INFORME LABORATORIO DE TOXICOLOGÍA: MARCHA ANALÍTICA, DETERMINACIÓN DE CATIONES (Ag+, Cu2+, Fe3+, Hg+2).

Farfan.S.Kevin.A,Gomez.H.Sergio.A.

PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL; TOXICOLOGÍA AMBIENTAL

FACULTA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

CIUDADELA UNIVERSITARIA, PAMPLONA NORTE DE SANTANDER COLOMBIA.

RESUMEN.

En estas prácticas de laboratorio se realizaron por parte de cada grupo una marcha analítica de cationes para una muestra definida que contenía (Ag+, Cu2+, Fe3+, Hg) y una marcha analítica de cationes para una muestra desconocida con el fin de identificar los elementos presentes en ella, las pruebas se realizaron en días diferentes utilizando la misma metodología, sim embargo en la segunda practica; se entregaron  muestras diferentes a cada grupo con contenidos desconocidos los cuales se determinaron respecto a los estándares de la primera practica; la identificación de los cationes se determinó de manera cualitativa por medio de reacciones químicas con diferentes sustancias.

Palabras claves: catión, marcha analítica, sustancia, pH, cualitativo.

Objetivos

• Reconocer los cationes de la muestra problema para la primera práctica.
• Identificar las características cualitativas para la presencia de los diferentes cationes.
• Reconocer las reacciones químicas con los diferentes reactivos.
• Identificar los cationes presentes en la muestra 3 por medio de la marcha analítica.

Introducción.

El área de la química analítica que contempla la determinación de las especies químicas en una muestra se conoce como Análisis Cualitativo. La dificultad que se puede presentar en el análisis cualitativo depende de la naturaleza de la muestra en aproximadamente un 100%, por ejemplo es obvia la complejidad del análisis de muestras de origen biológico (fluidos y tejidos bilógicos, etc.), efluentes industriales u otras, las cuales requieren el uso de las técnicas analíticas más modernas y operadores experimentados. Sin embargo, el análisis de los elementos mayoritarios en una muestra de agua de mar puede realizarse de forma sencilla y rápida, empleando técnicas clásicas. Los problemas de análisis planteados en este bloque de prácticas son relativamente sencillos los cuales involucran el análisis de soluciones acuosas que contienen aniones y cationes y de muestras solidas preparadas a partir de sales puras. (Antonio Duran A, 1941)

En general el procedimiento o esquema de separación y de identificación de los iones que se encuentras en una muestra dada, se conoce como marcha analítica. Una marcha analítica involucra una serie de pasos basados en reacciones químicas, en donde los iones se separan en  grupos que poseen características comunes; por ejemplo la solubilidad de sus respectivos hidróxidos en un determinado intervalo de pH. Luego estos de grupos de iones pueden ser tratados químicamente para separar e identificar mediante reacciones especificas selectivas de cada uno de los iones que lo componen. Como por ejemplo: la formación de un complejo coloreado en solución o la formación de un precipitado cuando se le añade un determinado reactivo en condiciones químicas adecuadas. La separación y análisis de cationes en solución siguen patrones determinados por las diferencias de solubilidades en varios tipos de compuestos de los iones metálicos. Es así, que compuestos de baja solubilidad como algunos: cloruros, sulfatos, fluoruros, hidróxidos, sulfuros, fosfatos, entre otros, se pueden utilizar para aislar ciertos iones de otros de naturaleza más solubles. Este método de separación es aplicable en aquellos casos en donde se pueda controlar cuidadosamente la concentración de iones en solución. (Alberto J. Fernández C ,2001)

Marco Teórico.  

Química analítica:

La Química Analítica puede definirse como la ciencia que desarrolla y mejora métodos e instrumentos para obtener información sobre la composición y naturaleza química de la materia. Dentro de la Química Analítica se incluye el Análisis Químico que es la parte práctica que aplica los métodos de análisis para resolver problemas relativos a la composición y naturaleza química de la materia. (Juan J. Baeza, 1997)

Reactivo analítico:

El procedimiento general para la identificación de una sustancia por el método clásico de análisis consiste en provocar en la misma un cambio en sus propiedades que sea fácilmente observable y que corresponda con la constitución de dicha sustancia. El agente que suscita el cambio se llama reactivo, porque generalmente, reacciona químicamente con el producto que se quiere reconocer. Reactivos químicos: Los reactivos químicos se clasifican en generales y especiales. Los reactivos generales son comunes a un número grande de especies y se utilizan habitualmente para separaciones en grupos iónicos como acontece en las denominadas Marchas Analíticas. Los reactivos especiales actúan sobre muy pocas especies químicas y se emplean para ensayos de identificación o reconocimiento. Los reactivos especiales pueden ser: selectivos o específicos, según que actúe sobre un grupo pequeño de especies o bien sobre una sola. 5 Los reactivos específicos son muy escasos, pero un reactivo que tenga una selectividad definida puede hacerse específico variando convenientemente las condiciones del ensayo. Los reactivos generales son casi todos inorgánicos. Los reactivos especiales son, generalmente, de naturaleza orgánica. Además de estos dos tipos de reactivos existen otros que se usan esporádicamente y que podemos englobar en la denominación común de reactivos auxiliares. Zumbado F. Héctor, 2004)

Marcha analítica:

 La marcha analítica es el procedimiento por el cual identificamos los aniones o cationes que se encuentran en una muestra. Una marcha analítica involucra una serie pasos basados en reacciones químicas, en donde los iones se separan en grupos que poseen características comunes. Luego estos grupos de iones pueden ser tratados químicamente para separar e identificar reacciones específicas selectivas de cada uno de los iones que la componen. La separación y análisis de cationes en solución siguen patrones determinados por las diferencia de solubilidad de varios tipos de compuestos de los iones metálicos. Los cationes son clasificados en cinco grupos de acuerdo a su comportamiento frente aciertos reactivos, principalmente frente al ácido clorhídrico, sulfuro de hidrógeno, sulfuro de amonio y carbonato de amonio. La clasificación se basa en si la reacción entre los cationes y el reactivo promueve o no la formación de un precipitado, es decir, se basa en la diferencia de solubilidades de los cloruros, sulfuros y carbonatos formados. (Judith F. Rubinson, 2000)

Los cinco grupos que constituyen la marcha analítica de cationes son los siguientes:

Grupos analíticos de cationes:

Grupo I:

 Este grupo está constituido por iones plata (Ag +), mercurio (Hg 2+) y plomo (Pb 2+), los cuales se caracterizan por formar precipitados en presencia de ácido clorhídrico diluido.

Grupo II:

Los iones que conforman éste grupo generan precipitados, al hacerlos reaccionar con sulfuro de hidrógeno en un medio ligeramente ácido. Los cationes que integran el mismo son: mercurio (Hg 2+), cobre (Cu2+), bismuto (Bi3+), cadmio (Cd2+), antimonio III y V(Sb3+y Sb5+), arsénico III y V (As3+y As5+) y estaño II y IV (Sn2+y Sn4+). A su vez, dichos cationes se clasifican en dos subgrupos: el subgrupo IIA que incluye los primeros cuatro cationes y el subgrupo IIB que incluye los seis cationes restantes. Esta sub clasificación responde a la diferencia de solubilidad que tienen ambos grupos en presencia de sulfuro de amonio. El grupo IIB se caracteriza por ser soluble en dicho reactivo mientras que el grupo IIA no lo es.

Grupo III:

Este grupo está integrado por los iones cobalto (Co 2+), níquel (Ni2+), hierro II yIII (Fe2+y Fe3+), cromo (Cr3+), aluminio (Al3+) , zinc (Zn2+) y manganeso (Mn2+). En éste grupo los cationes precipitan al hacerlos reaccionar con sulfuro de amonio en medio neutro o amoniacal.

Grupo IV:

En conformado por los cationes calcio (Ca2+), estroncio (Sr2+) y bario (Ba2+) los cuales reaccionan con carbonato de amonio en presencia de cloruro de amonio en medio neutro o ligeramente ácido para generar un precipitado.

 Grupo V:

Este grupo está conformado por aquellos cationes comunes que no reacción con los reactivos mencionados en los grupos anteriores. Estos cationes son: el litio (Li+),el magnesio (Mg+2), el sodio (Na+), el potasio(K+), el hidrógeno (H+)y el ion amonio (NH4+).

(Judith F. Rubinson, 2000)

Reactivos: 

Ácido clorhídrico:

 El cloruro de hidrógeno es un ácido monoprótico, lo que significa que puede disociarse sólo una vez para ceder un ion H+ (un protón). En soluciones acuosas, este protón se une a una molécula de agua para dar un ion hidronio, H3O + : HCl + H2O → H3O + + Cl−

El otro ion formado es Cl−, el ion cloruro. El ácido clorhídrico puede entonces ser usado para preparar sales llamadas cloruros. El ácido clorhídrico es un ácido fuerte, ya que se disocia casi completamente en agua.

Hidróxido de Sodio:

El Hidróxido de Sodio es una base fuerte, se disuelve con facilidad en agua generando gran cantidad de calor y disociándose por completo en sus iones, es también muy soluble en Etanol y Metanol. Reacciona con ácidos (también generando calor), compuestos orgánicos halogenados y con metales como el Aluminio, Estaño y Zinc generando Hidrógeno, que es un gas combustible altamente explosivo.

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