3ra divi. cationes

Facultad de Ciencias y Tecnología UMSS

1 Laboratorio de Química Analítica Cualitativa

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+, Cr3+, 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 ferroso y de amonio, mientras que con ácidomás 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.) FeSO4 + H2

2Fe +6 H2SO4(conc.) Fe2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2

4Fe + 10 HNO3(frio,dil.) 4Fe(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Fe + 4 HNO3(conc.) Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

4Fe + 10HNO3 4Fe(NO3)2 + N2O + 5H2O



El hierro forma dos series importantes de sales: las sales ferrosas que

provienen del óxido ferroso, FeO, en las que el metal es divalente, y las

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. El

metal 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 cobaltoso, CoO. 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 + 6HCl 2CoCl2 + Cl2 + 3H2O

Co3O4 + 8HCl 3CoCl2 + Cl2 + 4H2O

Niquel (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 si

es concentrado motiva su pasividad. Solamente se conoce una serie de

sales 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 + Mn

MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O

Mn2O2 + 8HCl 3MnCl2 + Cl2 + 4H2O

2 MnO3 + 4H2SO4 4MnSO4 + O2 + 4H2O

2 Mn3O4 + 6H2SO4 6MnSO4 + O2 + 4H2O

2 MnO2 + 2H2SO4 2MnSO4 + O2 + 2H2O

Zinc (Zn)

El zinc es un metal azulado, es medianamente maleable y dúctil a

110°−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 3 Zn (NO3)2 + 2NO + 4H2O

Zn + 2H2SO4 ZnSO4 + SO2 + 2H2O

Zn + 2NaOH Na2ZnO2 + H2

Se conoce solamente una serie de sales que provienen del óxido ZnO.

4.- Desarrollo Experimental

4.1 Materiales

o Tubos de ensayo

o Vaso de precipitado

o Centrifugadora

o Pipetas

o Gradilla

o Espátula

o Peseta

o Hornilla

o Pinza de madera

o Goteros

o Pro-pipeta.

o Papel tornasol

4.2 Reactivos

H20 destilada

Cloruro de amonio NH4Cl 4M

Hidróxido de amonio NH4OH 4M

Acido acético

Acido acético 6M

Acido clorhídrico HCl(c)

Acido nítrico concentrado HNO3(c)

Acido nítrico concentrado HNO3 7 M



Peróxido de sodio Na2O2

Acido nítrico diluido HNO3(d)

Amoniaco concentrado NH3(c)

Cloruro de bario BaCl2 1M

Cianuro férrico Fe(CN)64-

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 o

NH4OH, gota a gota, hasta alcalinidad.

Agregar Na2S hasta una precipitación completa, centrifugar y pasar el líquido a

un tubo de hemolisis.

Solución: divisiones 4º y 5º

Desechar la solución

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 4

M. Deseche los líquidos de lavado.

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 de

HNO3(c). Continuar el calentamiento hasta lograr una disolución completa.



Enfrié y diluya con 0.5 ml de H2O. Agregue Na2O2 hasta pH =10.

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: CrO42-, AlO2

-, ZnO2-, con

exeso 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 liquido de

lavado. Disuelva

en la menor

cantidad posible

de HNO3 7 M,

calentando si

fuera necesario.

Agregue 0.5 ml

de agua e

identifique sobre

3 gotas en cada

caso:

Mn según la

reacción Nº2 para

Mn2+ y Fe según

la reacción Nº2

para Fe3+.

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 con

3 gotas de agua.

Disuelva el

precipitado con

AcH 6M, agregue

1 ml de agua y

reconozca el Al3+

con aluminon.

Solución: CrO42-,

Zn(NH3)42+.

Si la solución es

amarilla precipite

el CrO42- con una

solución de BaCl2

1 M en medio

neutralizado con

AcH 6 M y

sepárelo.

A la solución

incolora agregue

dos gotas de AcH

6M y reconozca

Zn2+ con Fe(CN)64-

.



6. Observaciones

Los colores de los cationes en su estado fundamental son:

MnCl2(S) → Café claro

Cr2 (SO4)3(S) → Verde oscuro

NiCl2 (S) → Verde lechuga

CoCl2(S) → Celeste

FeCl3 (S) → Amarillo fosforescente

OBSERVACIONES

La muestra es de color verde oscuro (predomina el cromo, un poco de hierro), se agrego 7 gotas

de NH4OH, se lo llevo hasta alcalinidad (se verifico con el papel tornasol), la muestra se torno

de color café bajo. Luego al agregar 1 gota de Na2S la solución cambio a un color oscuro

(negro), luego agregando 1 gota mas de Na2S se volvió de color negro. Luego se centrifugo y se

separo en 2 tubos de ensayos.

Solución: Divisiones 4ta y 5ta.

Se desecho el liquido.

Precipitado: 3ra división: Cr(OH)3, Al(OH)3, FeS,

ZnS, CoS, NiS, MnS

Se procedio a lavar con 6 gotas de agua y 2 gotas

de NH4Cl 4M

Luego se centrifugo y se separo la solución (liquido

de lavado se desecho) y un precipitado.

Se disolvió el precipitado añadiendo 5 gotas de HCl(c). Posteriormente se llevo a un baño maría

durante 1 minuto aproximadamente. Al ver que el precipitado no se disolvió completamente se

agrego 1 gota de HNO3 (c ) concentrado, las solución se torno amari llo y se continuo calentando

durante unos segundo mas 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 agrego 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.



Precipitado: Fe(OH)3, Co(OH)2, Ni(OH)2,

MnO2-

El precipitado se lavo con 4 gotas de agua

destilada, se centrifugo y se formo una

solución (color amarillo bajito) y un

precipitado ( color negro), se descarto el

liquido del lavado. Después se agrego 5

gotas de HNO3 (c ) (bajo campana) , donde

ocurre una reacción exotérmica, el

precipitado empieza a burbujear y se

empieza a tornar de color café. Se enfrío la

solución y se agrego NH3(c ), gota a gota

hasta un pH 8 a 9 (la solución toma un

color café). Después se llevo a un baño

maría durante 45 segundos, se enfrío y se

lo llevo a centrifugar.

Solución: CrO42-, AlO2

1-, AnO21-, con exc. De

NaOH

A la solución se agrego 5 gotas de HNO3 (d) y se

alcalinizo con NH3(c ) donde vemos que la solución

se torna amarilla con un precipitado café en el fondo

del tubo.

Cuando se llevo a centrifugar pudimos percibir que

la solución desprendía un olor desagradable debido

desprendimiento del dióxido de nitrógeno.

Una vez centrifugado la solución, se procedió a

dividir en dos fases una solución de color amarillo

pálido y un precipitado de color café (mínima

cantidad).

Precipitado:

Fe(OH)3, MnO2

Se lavo el

precipitado con 3

gotas de agua, se

Solucion;

Co(NH3)62+,

Ni(NH3)62+

Se identifico la

Precipitado :

Al(OH)3

Se lavo al

precipitado con 6

Solucion: CrO42-,

Zn(NH3)42+

A la solución amarilla se

agrego BaCl2 1M y AcH 6M



centrifugo donde se

obtuvo una solucion

café bajito ( se lo

desecho) y un

precipitado café, al

cual se agrego 6

gotas de HNO3 7M (

adquirio un color

café oscuro). Se

observo que el

precipitado no se

disolvio por

completo, entonces

se calento en baño

maria y se agrego 3

gotas mas de HNO3

7M. Luego se enfrio

y agrego 3 gotas de

agua. Despues se

separo en dos tubos

de ensayo (A-B).

En el tubo A se

identifico Mn con

S2O82-

El tubo B se

identifico Fe con 3

gotas de NH4SCN

1M.

presencia de Co2+

con NH4SCN (c)

(tomo un color azul

oscuro).

Y se identifico Niquel

con 1 gota de

aluminon (la solución

se torno de color rojo

intenso).

gotas de agua

(desechando el

liquido del lavado),

posteriormente se

disolvió el

precipitado con AcH

6M (solución de

color amarrillo).

Después de agregar

1 ml de agua se

procedió a la

identificación de Al3+,

agregando 2 gotas

de aluminon,

logrando así

observar una

solución de color

guindo.

observándose una solución

de color blanco lechoso, el

mismo fue centrifugado y se

presento 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 torno de color

amarillo bajo, demostrando

asi la presencia de Zn2+ en la

muestra.



7. Conclusiones

Se realizo la separación e identificación de cada uno de los cationes presentes

en la 3ra división de cationes donde se obtuvo los siguientes resultados de

identificaciones de los cationes siguientes:

o Al3+ →Guindo.

o Fe3+→ Blanco

o Fe2+ →Rojo intenso

o Ni2+ →Verde claro

o Mn2+ →Blanco

o Co2+ →Azul oscuro

o Zn2+→Blanco gelatinoso

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)2 + NH4+ blanco

Co2+ + NH4SNC → Co (SNC)42- azul oscuro

Zn2+ + K4Fe (CN)6 → Zn (Fe (CN)6) blanco gelatinoso

Cabe mencionar que no se logro identificar la presencia de Co2+ en la muestra,

esto debido a que la coloración obtenida en la práctica no fue la correcta.



8.- Cuestionario

1.- Escriba las ecuaciones balanceadas de todas las separaciones

realizadas

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)2 + NH4+ blanco

Co2+ + NH4SNC → Co (SNC)42- azul oscuro

Zn2+ + K4Fe (CN)6 → Zn (Fe (CN)6) blanco gelatinoso

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 NH4OH en presencia de NH4Cl.

3. Menciones para cada elemento de la tercera división de cationes un

reactive 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.

3ra divi. cationes

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