Analisis Sistematico de La 3º Division de Cationes

ANALISIS SISTEMATICO DE LA 3º DIVISION DE CATIONES 1.- Introducción Los cationes de este grupo son los que al formar sulfuros estos no precipitan con H2S en solución 0,3N de HCl, pero cuando forman hidróxidos o sulfuros pueden precipitar con H2S, cuando estas soluciones están alcalinizadas con NH4OH en presencia de NH4Cl. Los cationes que conforman este grupo son: Al3+, Fe2+, Fe3+, Cr 3+,Co2+ , Ni2+,Mn2+, Zn2+; el reactivo de grupo es el H2S. 2.- Objetivo 2.1. Objetivo General Obtener la separación e identificar cada uno de los cationes de la 3°división: Al3+, Fe2+, Fe3+, Cr3+, Co2+, Ni2+ , Mn2+, Zn2+ 2.2. Objetivos Específicos  

Observar los colores que forman al mezclar los cationes con el reactivo de grupo. Realizar reacciones de reconocimiento.

3. Fundamento teórico Los cationes de este grupo no son precipitados por los reactivos de grupo correspondientes a los grupos I y II pero son precipitados, en solución alcalinizada con hidróxido de amonio, en presencia de cloruro de amonio por sulfuro de amonio. Estos cationes con excepción del aluminio y cromo que son precipitados como hidróxidos debido a la hidrólisis total de sus sulfuros en solución acuosa, precipitan como sulfuros. El hierro, aluminio y cromo son precipitados como hidróxidos por la solución de hidróxido de amonio en presencia de cloruro de amonio, mientras que los otros metales del grupo permanecen en solución y pueden ser precipitados después por el sulfuro de amonio. Por eso es común subdividir este grupo en el grupo del hierro (hierro, aluminio y cromo) o grupo IIIA y en el grupo de Zinc (níquel, cobalto, manganeso y zinc) o grupo IIIB GRUPO DEL HIERRO (grupo IIA) Hierro (Fe) El hierro puro es un metal blanco plateado, tenaz y dúctil. El metal comercial raramente es puro y contiene pequeñas cantidades de carburos, siliciuros, fosfuros y sulfuros de hierro y un poco de grafito. El hierro se disuelve en ácido clorhídrico concentrado o diluido y en ácido sulfúrico diluido con desprendimiento de hidrógeno y formación de sal ferrosa, con ácido sulfúrico concentrado y caliente se produce dióxido de azufre y sulfato férrico. Con ácido nítrico diluido en frio se obtienen los nitratos ferrosos y de amonio, mientras que con ácido más concentrado se produce sal férrica y el óxido nitroso u óxido nítrico, según sean las condiciones experimentales. El ácido nítrico

concentrado no reacciona con ácido nítrico diluido ni desplaza el cobre de una solución de sal de cobre. Fe + 2HCl

FeCl2 + H2

Fe H2SO4 (dil.)

Fe SO4+ H2

2Fe +6 H2SO4 (conc.)

Fe2 (SO4)3+ 6H2O + 3SO2

4Fe + 10 HNO3 (frio, dil.) Fe + 4 HNO3 (conc.) 4Fe + 10HNO3

4Fe (NO3)2+ NH4N3+ 3H2O Fe (NO3)3 + NO + 2H2O

4Fe (NO3)2+ N2O + 5H2O

El hierro forma dos series importantes de sales: las sales ferrosas que provienen del óxido ferroso, Fe O, en las que el metal es divalente, y la sales férricas provienen del óxido férrico, Fe2O3, que contienen hierro trivalente. Aluminio (Al) El aluminio es un metal blanco, dúctil y maleable, su polvo es gris. El metal es poco atacado por el ácido sulfúrico diluido frío, pero se disuelve fácilmente en ácido concentrado caliente, con desprendimiento de azufre. El ácido nítrico hace pasivo al metal, lo que puede ser debido a la formación de una película protectora de óxido. Se disuelve fácilmente en ácido clorhídrico (diluido o concentrado) con desprendimiento de hidrógeno. Con hidróxidos alcalinos se forma una solución de aluminato .2Al + 4H2SO4 Al2(SO4)3+SO2+ 2H2O 2Al + 6HCl 2AlCl2+ 3H2 2Al + 2NaOH +2H2O 2NaAlO2+ 3H2 El aluminio forma solamente una serie de sales que provienen del óxido, Al2O3 Cromo (Cr) El cromo es un metal blanco, cristalino, es poco dúctil y maleable. Elmetal es soluble en ácido clorhídrico produciendo un cloruro cromoso,CrCl2, azul en ausencia de aire, pues si no se forma el cloruro crómico, CrCl3, se desprende hidrógeno. El Acido sulfúrico diluido reacciona en forma similar formando sulfato cromoso, CrSO4, en ausencia de aire y sulfato crómico, Cr2(SO4)3, en presencia del aire. El ácido sulfúrico concentrado y el nítrico concentrado o diluido motivan la pasividad del metal

GRUPO DEL ZINC (grupo IIIB) Cobalto (Co) El cobalto es un metal magnético de color gris acerado. Se disuelve lentamente en ácido sulfúrico o clorhídrico diluido en caliente, y más rápidamente en ácido nítrico, formando compuestos cobaltosos que provienen del óxido de cobalto, Co O. Existen otros dos óxidos: el óxido cobáltico, Co2O3, del que derivan los compuestos cobálticos, extremadamente inestables, y el óxido cobaltoso. Todos los óxidos de cobalto se disuelven en ácidos formando sales cobaltosas. Co2O3+ 6HCl2 CoCl2+ Cl2+ 3H2O Co3O4+ 8HCl 3CoCl2+ Cl2+ 4H2O Níquel (Ni) El níquel es un metal duro, blanco plateado, es dúctil, maleable y muy tenaz. Los ácidos clorhídrico o sulfúrico diluidos o concentrados lo atacan lentamente, el ácido nítrico diluido lo disuelve fácilmente, pero síes concentrado motiva su pasividad. Solamente se conoce una serie desales estables, las niquelosas provenientes del óxido niqueloso o verde, NiO. Existe un óxido niquélico negro pardusco, Ni2O3, pero este se disuelve en ácidos formando compuestos niquelosos. Ni2O3+ 6HCl 2NiCl2+ 3H2O + Cl2 Manganeso (Mn) El manganeso es un metal grisáceo de apariencia similar al hierro fundido. Reacciona con el agua caliente dando hidróxido de manganoso e hidrógeno. Los ácidos minerales diluidos y también el ácido acético lo disuelven produciendo sales de manganeso e hidrógeno. Con ácido sulfúrico concentrado caliente se desprende dióxido de azufre Se conocen 6 óxidos de manganeso: MnO, Mn2O3, Mn3O4, MnO2, MnO3 y MnO7 . Todos los óxidos se disuelven en ácido clorhídrico caliente y en ácido sulfúrico concentrado, en caliente formando sales manganosas, los óxidos superiores se reducen con desprendimiento de cloro y oxígeno, según el caso. Mn + 2HCl

MnCl2+ H2

MnO2+ 4HCl

MnCl2+ Cl2+ 2H2O

Mn2O2+ 4HCl

2MnCl2+ Cl2+ 2H2O

4MnO3+ 4H2SO4 2 Mn3O4+ 6H2SO4

4MnSO4+ 4O2+ 4H2O 6MnSO4 + O2+ 6H2O

2 MnO2+ 2H2SO4

2MnSO4+ O2+ 2H2O

Zinc (Zn) El zinc es un metal azulado, es medianamente maleable y dúctil a110°−150°. El puro se disuelve muy Lentamente en ácidos, la reacción se acelera por la presencia de impurezas, o contacto con platino o cobre, producidos por el agregado de algunas gotas de soluciones de las sales de estos minerales. Esto explica por qué el zinc comercial, se disuelve fácilmente en ácidos clorhídricos y sulfúricos diluidos con desprendimiento de hidrógeno. Se disuelve en nítrico muy diluido, pero sin desprendimiento gaseoso, aumentando la concentración del ácido se desprende óxido nitroso u óxido nítrico, lo que depende de la concentración, el ácido nítrico concentrado tiene muy poca acción debido a la escasa solubilidad del nitrato de zinc. El zinc se disuelve también en soluciones de hidróxidos alcalinos con desprendimiento de hidrógeno y formación de zincatos. Zn + H2SO4

ZnSO4+H2

4Zn + 10HNO3

4Zn (NO3)2+ NH4NO3+ 3H2O

4Zn + 10HNO3

4Zn (NO3)2+ N2O + 5H2O

3Zn + 8HNO3

3Zn (NO3)2+ 2NO + 4H2O

Zn + 2H2SO4

ZnSO4+ SO2+ 2H2O

Zn + 2NaOH Na2

ZnO2+ H2

Se conoce solamente una serie de sales que provienen del óxido ZnO. 4.- Desarrollo Experimental 4.1 Materiales            

Tubos de ensayo Vaso de precipitado Centrifugadora Pipetas Gradilla Espátula Peseta Hornilla Pinza de madera Goteros Pro-pipeta. Papel tornasol

4.2 Reactivos H2O

destilada

Cloruro de amonio NH4Cl 4M Hidróxido de amonio NH4OH 4M Ácido acético6M Ácido clorhídrico HCl(c) Ácido nítrico concentrado HNO3(c) Ácido nítrico concentrado HNO3 7 M Peróxido de sodio Na2O2 Acido nítrico diluido HNO3(d) Amoniaco concentrado NH3(c) Cloruro de bario BaCl21M Cianuro férrico Fe(CN) Aluminón Tiosionato de amonio NH4SCN 1M Tiosionato de amonio NH4SCN (c) Hidróxido de sodio 2M Dimetilglioxima Nitrato de plata AgNO3 0.1M K4Fe(CN)6 0.1M Na2S2O8

5. Procedimiento Parte de la solución que reservo para el análisis de las divisiones 3º y 5º, pasar la solución a un tubo de hemolisis, Agregar 2 gotas de NH4Cl 4M y NH4OH, gota a gota, hasta alcalinidad. Agregar Na2S hasta una precipitación completa, centrifugar y pasar el líquido a un tubo de hemolisis

Precipitado: 3ºdivision Cr (OH)3, Al(OH)3, FeS, ZnS, CoS, NiS, MnS. Lávelo con 6 gotas de H2O, a la cual se le hay agregado 1 gota de NH4Cl 4M. Deseche los líquidos de lavado.

Solución: divisiones 4º y 5ºDesechar la solución

Disuelva el precipitado de la tercera división añadiendo 4-5 gotas de HCl (c)

.Caliente en baño maría durante 1 minuto y si no disuelve añadir 1 gota deHNO3(c) . Continuar el calentamiento hasta lograr una disolución completa. .Enfrié y diluya con 0.5 ml de H2O.

Precipitado: Fe(OH)3, Co(OH)2 ,Ni(OH)2, MnO2 Lave con tres gotas de agua y deseche el líquido del lavado. Agregar 5 gotas de HNO3(c) y caliente. Enfrié y agregue HNO3(c) , gota a gota hasta lograr un pH =8-9. Caliente medio minuto en baño maría y centrifugar.

Solución: CrO4-2, AlO2-, ZnO2-, con exceso de NaOH. Acidifique con HNO3(d) y luego alcalinice fuertemente con NH3(c).Centrifugue y pase la solución a un tubo de hemolisis.

Precipitado: Fe(OH)3, MnO2. Lavar con 3 gotas de agua, deseche el líquido de lavado. Disuelva en la menor cantidad posible de HNO3 7 M, calentando si fuera necesario. Agregue 0.5 ml de agua e identifique sobre3 gotas en cada caso: Mn según la 2+ reacción Nº2 para Mn y Fe según la reacción Nº2 3+ para Fe .

Solución: Co(NH3)62+, Ni(NH3)62+.Identifique Co2+ con la reacción Nº2 para Co2+, y Ni mediante la reacción Nº2 para Ni2+.

Precipitado: Al(OH)3. Lave 2 veces con3 gotas de agua. Disuelva el precipitado con AcH 6M, agregue1 ml de agua y reconozca el Al3+con aluminon.

6. Observaciones Los colores de los cationes en su estado fundamental son: MnCl2(S) → Café claro Cr 2(SO4)3 (S) →Verde oscuro NiCl2 (S) →Verde lechuga CoCl2(S) → Celeste FeCl3(S)→ Amarillo fosforescente

4-

Solución: CrO 2+ ,Zn(NH3)4 . Si la solución es amarilla 2precipite el CrO4 con una solución de BaCl2 1 M en medio neutralizado con AcH 6 M y sepárelo. A la solución incolora agregue dos gotas de AcH6M y reconozca 2+ 4Zn con Fe(CN)6 .

OBSERVACIONES La muestra es transparente, se agregó 7 gotas de NH4OH, se lo llevo hasta alcalinidad (se verifico con el papel tornasol), la muestra se tornó de color violeta. Luego al agregar 1 gota de Na2S la solución cambio a un color café oscuro, luego agregando 1 gota más de Na2S se volvió de color café mucho más oscuro casi negro. Luego se centrifugo y se separó en 2 tubos de ensayos.

Precipitado: 3ra división: Cr(OH)3, Al(OH)3, FeS,ZnS, CoS, NiS, MnS Se procedió a lavar con 6 gotas de agua y 2 gotas de NH4Cl 4MLuego se centrifugo y se separó la solución (liquido de lavado se desechó) y un precipitado

Solución: Divisiones 4ta y 5ta Se desechó el líquido.

Posteriormente se llevó a un baño maría durante 1 minuto aproximadamente. Al ver que el precipitado no se disolvió completamente se agregó 1 gota de HNO3 (c ) , las solución se tornó amarillo con pequeños residuos de color negro y se continuo calentando durante unos segundo más donde se disolvió por completo, se lo saco y se lo enfrío (diluyo) con 0,5 ml de agua (la solución es de color amarillo clarito). Luego se agregó 9 perlas Na2O2(S) hasta llevar a un pH 10 donde la cambio a un color café oscuro. Después se procedió a centrifugar la solución.

2-

Precipitado: Fe (OH)3, Co (OH)2, Ni(OH)2 ,MnO El precipitado se lavó con 4 gotas de agua destilada, se centrifugo y se formó una solución (color amarillo bajito casi blanco) y un precipitado (color café oscuro), se descartó el líquido del lavado. Después se agregó 5 gotas de HNO3 (c ) (Bajo campana) , donde ocurre una reacción exotérmica, donde empieza a precipitar y se empieza a tornar de color café. Se enfrío la solución y se agregó NH3(c ), gota a gota hasta un pH 8 a 9 (la solución toma un color café). Después se llevó a un baño maría durante 45 segundos, se enfrío y selo llevo a centrifugar.

4-

2-

2-

Solución: CrO , AlO , AnO , con exc. De NaOH A la solución se agregó 5 gotas de HNO3 (d) y se alcalinizo con NH3(c ) donde vemos que la solución se torna blanco lechoso con un precipitado café claro en el fondo del tubo. Cuando se llevó a centrifugar pudimos percibir que la solución desprendía un olor desagradable a alcantarilla debido desprendimiento del dióxido de nitrógeno. Una vez centrifugado la solución, se procedió a dividir en dos fases una solución de color blanco lechoso y un precipitado de color café claro en mínima cantidad.

Precipitado: Fe (OH)3, MnO2 Se lavó el precipitado con 3gotas de agua, se Centrifugo donde se obtuvo una solución café bajito (se lo desecho) y un precipitado café, al cual se agregó 6 gotas de HNO3 7M (adquirió un color café oscuro). Se observó que el precipitado no se disolvió por completo, entonces se calentó en baño maría y se agregó 3gotas más de HNO3 7M. Luego se enfrió y agrego 3 gotas de agua. Después se separó en dos tubos de ensayo. (En el primer tubo se identificó 2Mn con S2O8 El segundo tubo se identificó Fe con 3gotas de NH4 SCN 1M. Salió un color rojo oscuro casi guindo.

Solución; Co (NH3)62+,Ni(NH3)62+ Se identificó la presencia de Co2+ con NH4SCN (c)(tomo un color azul oscuro).Y se identificó Níquel con aluminon (la solución se tornó de color rojo intenso)

Precipitado: Al(OH)3 Se lavó al precipitado con 6 gotas de agua(desechando el líquido del lavado),posteriorm ente se disolvió el precipitado con AcH6M. se procedió a la identificación de Al3+, agregando un trozo de aluminon, logrando así observar una solución de color guindo.

A la solución se agregó BaCl2. Observándose una solución de color blanco lechoso, el mismo fue centrifugado y se presentó una solución cristalina con un precipitado blanco en la base de tubo. Se procedió a trabajar solo con la solución cristalina, agregando a este 2 gotas de AcH 6M y 5 gotas de Fe(CN)64, observándose que la solución se tornó de color amarillo bajo, demostrando así la presencia de Zn2+ en la muestra. y AcH 6M y 5 gotas de Fe(CN)64observándose que la solución se tornó de color verde lechoso bajito, demostrando asi la presencia de Zn2+en la muestra.

7. Conclusiones Al realizar la separación e identificación de los cationes de la tercera división obtuvimos: Al3+ →Guindo. Fe3+→Blanco Fe2+→Rojo intenso Ni2+ → Verde claro Mn2+→ Blanco Co2+→ Azul oscuro Zn2+→Verde lechoso claro Durante la práctica se presentaron las siguientes reacciones: Al3++ Aluminón → rojo (formación de lacas) Fe3++ NaOH → Fe (OH)3+ Na+ blanco Fe2++ NH4SNC → Fe (SNC)2+ NH4+rojo sangre Ni2++ NaOH → Ni (OH)2+ Na+ verde claro Mn2++ NH4OH → Mn (OH)3+ NH4+ Blanco SNC → Co (SNC)42-Azul oscuro Co2++ NH4SNC → Co (SNC) 42- azul oscuro Zn2++ K4Fe (CN)6 → Zn (Fe (CN)6 verde claro lechoso 8.- Cuestionario.Escriba las ecuaciones balanceadas de todas las separaciones realizadas Al3++ Aluminón→ rojo (formación de lacas) Fe3++ NaOH → Fe (OH)3+ Na+ Blanco Fe2++ NH4 SNC → Fe (SNC)2+ NH4+ Rojo sangre Ni2++ NaOH → Ni (OH)2+ Na+ verde claro Mn2++ NH4OH → Mn (OH)2+ NH4+blanco Co2++ NH4SNC → Co (SNC)42- azul oscuro

Zn2++ K4Fe (CN)6 → Zn (Fe (CN)6) verde claro lechoso 2. ¿Por qué se precipita la tercera división de cationes en medio NH4+/NH3? La solución que contiene los cationes de la tercera división es alcalinizada con una mezcla de NH3 y NH4Cl hasta pH ≈ 9 precipitando los hidróxidos de los Cationes: Fe(OH)3 (rojo), Al(OH)3 (blanco), Cr(OH)3 (verde) ya que se alcalinizan con NH 4OH en presencia de NH4Cl. 3. Menciones para cada elemento de la tercera división de cationes un reactivo que sea adecuado para identificar trazas y uno que convenga cuando ese elemento esté presente en altas concentraciones.

4. Escriba los productos que se forman con los iones de esta división cuando se regula el medio para precipitar la 3ra división, indicando características. Fe (OH)3 + HNO3( c) Co (OH)2 + HNO3 ( c)

Co(NH3)62+ + H2O

Ni (OH)2 + HNO3 (c)

Ni(NH3)62+ + H2O

MnO2+ HNO3 (c)