analisis cualitativo de los cationes del grupo iib
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ANALISIS CUALITATIVO DE LOS CATIONES DEL GRUPO IIB
1. OBJETIVO. Separar e identificar los cationes del grupo II B.
2. FUNDAMENTO TEORICO.
ARSENICO
el arsénico (del persa Zarnikh, oropimente amarillo o bien del griego arsenikón, masculino) es un elemento
químico de la tabla periódica cuyo símbolo es As y el número atómico es 33. En la tabla periódica de los
elementos se encuentra en el quinto grupo principal. El arsénico se presenta raramente sólido, principalmente
en forma de sulfuros. Pertenece a los metaloides, ya que muestra propiedades intermedias entre los metales y
los no metales.
Se conocen compuestos de arsénico desde la antigüedad, siendo extremadamente tóxicos, aunque se
emplean como componentes en algunos medicamentos. El arsénico es usado para la fabricación
de semiconductores y como componente de semiconductores III-V como el arseniuro
El arsénico se presenta en tres estados alotrópicos, gris o metálico, amarillo y negro. El arsénico gris
metálico (forma α) es la forma estable en condiciones normales y tiene estructura romboédrica, es un buen
conductor del calor pero pobre conductor eléctrico, su densidad es de 5,73 g/cm3, es deleznable y pierde el
lustre metálico expuesto al aire.
El arsénico amarillo (forma γ) se obtiene cuando el vapor de arsénico se enfría muy rápidamente. Es
extremadamente volátil y más reactivo que el arsénico metálico y presenta fosforescencia a temperatura
ambiente. El gas está constituido por moléculas tetraédricas de As4 de forma análoga al fósforo y el sólido
formado por la condensación del gas tiene estructura cúbica, es de textura jabonosa y tiene una densidad
aproximada de 1,97 g/cm3. Expuesto a la luz o al calor revierte a la forma estable (gris). También se denomina
arsénico amarillo al oropimente, mineral de trisulfuro de arsénico.
Una tercera forma alotrópica, el arsénico negro (forma β) de estructura hexagonal y densidad 4,7 g/cm3, tiene
propiedades intermedias entre las formas alotrópicas descritas y se obtiene en la descomposición térmica de
la arsina o bien enfriando lentamente el vapor de arsénico.
Todas las formas alotrópicas excepto la gris carecen de lustre metálico y tienen muy baja conductividad
eléctrica por lo que el elemento se comportará como metal o no metal en función, básicamente, de su estado
de agregación. También vea metal pesado.
A presión atmosférica el arsénico sublima a 613 °C, y a 400 °C arde con llama blanca formando el sesquióxido
As4O6. Reacciona violentamente con el cloro y se combina, al calentarse, con la mayoría de los metales para
formar el arseniuro correspondiente y con el azufre. No reacciona con el ácido clorhídrico en ausencia
de oxígeno, pero sí con el nítrico caliente, sea diluido o concentrado y otros oxidantes como el peróxido de
hidrógeno, ácido perclórico, etc. Es insoluble en agua pero muchos de sus compuestos lo son.
Es un elemento químico esencial para la vida aunque tanto el arsénico como sus compuestos son
extremadamente venenosos.
Su encuentra en el 2º grupo analítico de cationes; precipita con H2S de color amarillo.
APLICACIONES
Preservante de la madera (arseniato de cobre y cromo), uso que representa, según algunas
estimaciones, cerca del 70% del consumo mundial de arsénico.
El arseniuro de galio es un importante material semiconductor empleado en circuitos integrados más
rápidos, y caros, que los de silicio. También se usa en la construcción de diodos láser y LED.
Aditivo en aleaciones de plomo y latones.
Insecticida (arseniato de plomo), herbicidas (arsenito de sodio) y venenos: A principios del siglo XX se
usaban compuestos inorgánicos pero su uso ha desaparecido prácticamente en beneficio de
compuestos orgánicos (derivados metílicos).
El disulfuro de arsénico se usa como pigmento y en pirotecnia.
Decolorante en la fabricación del vidrio (trióxido de arsénico).
Históricamente el arsénico se ha empleado con fines terapéuticos prácticamente abandonados por la
medicina occidental aunque recientemente se ha renovado el interés por su uso como demuestra el
caso del trióxido de arsénico para el tratamiento de pacientes con leucemia promielocítica aguda.
Como elemento fertilizante en forma de mineral primario rico, para la agricultura.
ANTIMONIO
Elemento químico con símbolo Sb y número atómico 51. El antimonio no es un elemento abundante en la
naturaleza; raras veces se encuentra en forma natural, a menudo como una mezcla isomorfa con arsénico:
la allemonita. Su símbolo Sb se deriva de la palabra latina stibium. El antimonio se presenta en dos formas:
amarilla y gris. La forma amarilla es meta estable, y se compone de moléculas Sb4, se le encuentra en el
vapor de antimonio y es la unidad estructural del antimonio amarillo; la forma gris es metálica, la cual
cristaliza en capas formando una estructura romboédrica.
El antimonio difiere de los metales normales por tener una conductividad eléctrica menor en estado sólido
que en estado líquido (como su compañero de grupo el bismuto). El antimonio metálico es muy
quebradizo, de color blanco-azuloso con un brillo metálico característico, de apariencia escamosa. Aunque
a temperaturas normales es estable al aire, cuando se calienta se quema en forma luminosa
desprendiendo humos blancos de Sb2O3. La vaporización del metal forma moléculas de Sb4O6, que se
descomponen en Sb2O3 por arriba de la temperatura de transición.
El antimonio se encuentra principalmente en la naturaleza como Sb2S3 (estibnita, antimonita); el
Sb2O3 (valentinita) se halla como producto de descomposición de la estibnita. Forma parte por lo general
de los minerales de cobre, plata y plomo. También se encuentran en la naturaleza los antimoniuros
metálicos NiSb (breithaupita), NiSbS (ulmanita) y Ag2Sb (dicrasita); existen numerosos tioantimoniatos
como el Ag3SbS3 (pirargirita).
El antimonio se obtiene calentando el sulfuro con hierro, o calentando el sulfuro y el sublimado de
Sb4O6 obtenido se reduce con carbono; el antimonio de alta pureza se produce por refinado electrolítico.
El antimonio de grado comercial se utiliza en muchas aleaciones (1-20%), en especial de plomo, las cuales
son más duras y resistentes mecánicamente que el plomo puro; casi la mitad de todo el antimonio
producido se consume en acumuladores, revestimiento de cables, cojinetes antifricción y diversas clases
de metales de consumo. La propiedad que tienen las aleaciones de Sn-Sb-Pb de dilatarse al enfriar el
fundido permite la producción de vaciados finos, que hacen útil este tipo de metal.
Efectos del Antimonio sobre la salud
El antimonio se da naturalmente en el medio ambiente. Pero también entra en el medio ambiente a través
de diversas aplicaciones de los humanos. Especialmente las personas que trabajan con antimonio pueden
sufrir los efectos de la exposición por respirar polvo de antimonio. La exposición de los humanos al
antimonio puede tener lugar por medio de la respiración, del agua potable y de la comida que lo contenga,
pero también por contacto cutáneo con tierra, agua y otras sustancias que lo contengan. Respirar
antimonio enlazado con hidrógeno en la fase gaseosa es lo que produce principalmente los efectos sobre
la salud.
La exposición a cantidades relativamente altas de antimonio (9 mg/m3 de aire) durante un largo periodo
de tiempo puede provocar irritación de los ojos, piel y pulmones.
Si la exposición continúa se pueden producir efectos más graves, tales como enfermedades pulmonares,
problemas de corazón, diarrea, vómitos severos y úlceras estomacales.
No se sabe si el antimonio puede provocar cáncer o fallos reproductores.
El antimonio es usado como medicina para infecciones parasitarias, pero las personas que toman
demasiada medicina o que son especialmente sensibles a ella experimentan efectos en su salud. Estos
efectos sobre la salud nos han hecho estar más alerta acerca de los peligros de la exposición al antimonio.
Efectos ambientales del Antimonio
El antimonio se puede encontrar en los suelos, agua y aire en cantidades muy pequeñas. El antimonio
contamina principalmente los suelos. Puede viajar grandes distancias con las aguas subterráneas hacia
otros lugares y aguas superficiales.
Las pruebas de laboratorio con ratas, conejos y conejillos de indias nos han mostrado que niveles
relativamente altos de antimonio pueden matar a pequeños animales. Las ratas pueden experimentar
daños pulmonares, cardiacos, hepáticos y renales previos a la muerte.
Los animales que respiran bajos niveles de antimonio durante un largo periodo de tiempo pueden
experimentar irritación ocular, pérdida de pelo y daños pulmonares. Los perros pueden experimentar
problemas cardiacos incluso cuando son expuestos a bajos niveles de antimonio. Los animales que
respiran bajos niveles de antimonio durante un par de meses también pueden experimentar problemas de
fertilidad.
Todavía no ha podido ser totalmente especificado si el antimonio produce cáncer o no.
APLICACIONES
El antimonio tiene una creciente importancia en la industria de semiconductores en la producción
de diodos, detectores infrarrojos y dispositivos de efecto Hall.2
Usado como aleante, este semimetal incrementa mucho la dureza y fuerza mecánica del plomo. También
se emplea en distintas aleaciones como peltre, metal antifricción (aleado con estaño), metal
inglés (formado por zinc y antimonio), etc.
Algunas aplicaciones más específicas:
baterías y acumuladores
tipos de imprenta
recubrimiento de cables
cojinetes y rodamientos
Compuestos de antimonio en forma de óxidos, sulfuros, antimoniatos y halogenuros de antimonio se
emplean en la fabricación de materiales resistentes al fuego, esmaltes, vidrios, pinturas y cerámicas. El
trióxido de antimonio es el más importante y se usa principalmente como retardante de llama. Estas
aplicaciones como retardantes de llama comprenden distintos mercados como ropa, juguetes, o cubiertas
de asientos.
ESTAÑO
Elemento químico, de símbolo Sn, número atómico 50 y peso atómico 118.69. Forma compuesto de
estaño (II) o estañoso (Sn2+) y estaño (IV) o estánico (Sn4+), así como sales complejas del tipo estanito
(M2SnX4) y estanato (M2SnX6).
Se funde a baja temperatura; tiene gran fluidez cuando se funde y posee un punto de ebullición alto. es
suave, flexible y resistente a la corrosión en muchos medios. Una aplicación importante es el
recubrimiento de envases de acero para conservar alimentos y bebidas. Otros empleos importantes son:
aleaciones para soldar, bronces, peltres y aleaciones industriales diversas. Los productos químicos de
estaño, tanto inorgánicos como orgánicos, se utilizan mucho en las industrias de galvanoplastia, cerámica
y plásticos, y en la agricultura.
El mineral del estaño más importante es la casiterita, SnO2. No se conocen depósitos de alta calidad de
este mineral. La mayor parte del mineral de estaño del mundo se obtiene de depósitos aluviales de baja
calidad.
Existen dos formas alotrópicas del estaño: estaño blanco y estaño gris. El estaño reacciona tanto con
ácidos fuertes como con bases fuertes, pero es relativamente resistente a soluciones casi neutras. En muy
diversas circunstancias corrosivas, no se desprende el gas hidrógeno del estaño y la velocidad de corrosión
está controlada por el suministro de oxígeno u otros agentes oxidantes; en su ausencia, la corrosión es
despreciable. Se forma una película delgada de óxido estánico sobre el estaño que está expuesto al aire y
esto origina una protección superficial. Las sales que tienen una reacción ácida en solución, como el
cloruro de aluminio y el cloruro férrico, atacan el estaño en presencia de oxidantes o aire. La mayor parte
de los líquidos no acuosos, como los aceite, los alcoholes o los hidrocarburos clorinados, no tienen efectos
obvios sobre el estaño o son muy pequeños. El estaño y las sales inorgánicas simples no son tóxicos, pero
sí lo son algunas formas de compuesto organoestañosos.
El óxido estanoso, SnO es un producto cristalino de color negro-azul, soluble en los ácidos comunes y en
bases fuertes. Se emplea para fabricar sales estanosas en galvanoplastia y en manufactura de vidrio. El
óxido estánico, SnO2, es un polvo blanco, insoluble en ácidos y álcalis. Es un excelente opacador de brillo y
componente de colorantes cerámicos rosas, amarillos y marrones y de cuerpos refractarios y dieléctricos.
Es un importante agente pulidor del mármol y de las piedras decorativas.
El cloruro estanoso, SnCl2, es el ingrediente principal en el galvanoestañado ácido con electrólitos e
intermediario de algunos compuesto químicos de estaño. El cloruro estánico, SnCl4, en la forma
pentahidratada es un sólido blanco. Se utiliza en la preparación de compuestos organoestañosos y
químicos para añadir peso a la seda y para estabilizar perfumes y colores en jabones. El fluoruro estañoso,
SnF2, compuesto blanco soluble en agua, es un aditivo de las pastas dentales.
Los compuestos organoestañosos son aquellos en que existe al menos un enlace estaño-carbono; el
estaño suele presentar un estado de oxidación de +IV. Los compuestos organoestañosos que encuentran
aplicación en la industria son los que tienen la fórmula R4Sn, R3SnX, R2SnX2 y RSnX3. R es un grupo orgánico,
como metilo, butilo, octilo, o fenilo, mientras que X es un sustituyente inorgánico, por lo regular cloruro,
fluoruro, óxido, hidróxido, carboxilatos o tioles.
Efectos del Estaño sobre la salud
El estaño se aplica principalmente en varias sustancias orgánicas. Los enlaces orgánicos de estaño son las
formas más peligrosas del estaño para los humanos. A pesar de su peligro son aplicadas en gran número
de industrias, tales como la industria de la pintura y del plástico, y en la agricultura a través de los
pesticidas. El número de aplicaciones de las sustancias orgánicas del estaño sigue creciendo, a pesar del
hecho de que conocemos las consecuencias del envenenamiento por estaño.
Los efectos de las sustancias orgánicas de estaño pueden variar. Dependen del tipo de sustancia que está
presente y del organismo que está expuesto a ella. El estaño trietílico es la sustancia orgánica del estaño
más peligrosa para los humanos. Tiene enlaces de hidrógeno relativamente cortos. Cuantos más largos
sean los enlaces de hidrógeno, menos peligrosa para la salud humana será la sustancia del estaño. Los
humanos podemos absorber enlaces de estaño a través de la comida y la respiración y a través de la piel.
La toma de enlaces de estaño puede provocar efectos agudos así como efectos a largo plazo.
Los efectos agudos son:
Irritaciones de ojos y piel
Dolores de cabeza
Dolores de estómago
Vómitos y mareos
Sudoración severa
Falta de aliento
Problemas para orinar
Los efectos a largo plazo son:
Depresiones
Daños hepáticos
Disfunción del sistema inmunitario
Daños cromosómicos
Escasez de glóbulos rojos
Daños cerebrales (provocando ira, trastornos del sueño, olvidos y dolores de cabeza)
Efectos ambientales del Estaño
El estaño como simple átomo o en molécula no es muy tóxico para ningún tipo de organismo. La forma
tóxica es la forma orgánica. Los compuestos orgánicos del estaño pueden mantenerse en el medio
ambiente durante largos periodos de tiempo. Son muy persistentes y no fácilmente biodegradables. Los
microrganismos tienen muchas dificultades en romper compuestos orgánicos del estaño que se han
acumulado en aguas del suelo a lo largo de los años. Las concentraciones de estaño orgánico todavía
aumentan debido a esto.
Los estaños orgánicos pueden dispersarse a través de los sistemas acuáticos cuando son absorbidos por
partículas residuales. Se sabe que causan mucho daño en los ecosistemas acuáticos, ya que son muy
tóxicos para los hongos, las algas y el fitoplancton. El fitoplancton es un eslabón muy importante en el
ecosistema acuático, ya que proporciona oxígeno al resto de los organismos acuáticos. También es una
parte importante de la cadena alimenticia acuática.
Hay muchos tipos diferentes de estaño orgánico que pueden variar mucho en su toxicidad. Los estaños
tributílicos son los compuestos del estaño más tóxicos para los peces y los hongos, mientras que el estaño
trifenólico es mucho más tóxico para el fitoplancton.
Se sabe que los estaños orgánicos alteran el crecimiento, la reproducción, los sistemas enzimáticos y los
esquemas de alimentación de los organismos acuáticos. La exposición tiene lugar principalmente en la
capa superior del agua, ya que es ahí donde los compuestos orgánicos del estaño se acumulan.
3. MATERIALES Vaso de precipitado 5 tubos de ensayo Goteros Varilla de vidrio Capsula de porcelana Gradilla Piceta Embudo Papel filtro
Placas de vidrio Espátula
REACTIVOS
Acido sulfhídrico H2S Acido clorhídrico HCl Amoniaco NH3
Peroxido de hidrogeno H2O2
Nitrato de magnecio Mg(NO3)2
Hidroxido de sodio NaOH Herraduras de hierro Cloruro de mercurio HgCl2
EQUIPOS
Plancha eléctrica
4. FLUJOGRAMA
H2S
H2O ∅
H2S
As+3 As+5 Sb+3 Sb+5 Sn+2 Sn+4
FILTRADO (desechar)
F
Calentar hasta pastosidad
NH3 + H2O2
Sb+5 Sn+4
residuo
Sb+5
Precipitado anaranjado-rojizo
As2 S3 , As2 S5 ; Sb2 S3 , Sb2 S5 ; Sn S, Sn S2
Vaciar el precipitado
Con 30 gts de HCl
con
As2 S3 , As2 S5 ; F
NH4MgAsO4
As2 S3 , As2 S5 ; Sb2 S3 , Sb2 S5 ; Sn S, Sn S2
Vaciar el precipitado
A un tubo de ensayo
con
F
FiltradoMg(NO3)2
Sn+4
Sb2S5
NaOH +
Clavo
+ HgCl2
Hg2Cl2 + Hg
5. OBSERVACIONES. La muestra a analizar era incolora la cual ya contenía HCl, a esta muestra se le añadió su reactivo del
grupo (acido sulfhídrico) esto hizo que se formara inmediatamente un precipitado de color naranja en
abundancia, se calentó un poco para verificar si es que se separaba en dos faces.
Según se agregaba mas acido sulfhídrico se formo más precipitado hasta que llego a formar dos faces.
Se filtro y obtuvimos un precipitado de color naranja y un filtrado lechoso.
Cuando se calentó el precipitado desprendió humos de color blanco irritante, nuevamente se
procedió a filtrar y se obtuvo e nuevo un precipitado de color naranja y un filtrado lechoso mas
intenso.
Identificación del arsénico:
Para identificar al arsénico tomamos el precipitado al cual se le añadió gotas de amoniaco y peróxido
de hidrogeno lo que causo un cambio en la coloración del precipitado de naranjado a café claro.
Nuevamente se filtro u obtuvimos un precipitado café claro y un filtrado incoloro al cual se le agrego
gotas de nitrato de magnesio (solución incolora) inmediatamente se formo un solución lechosa, se
calentó un poco y se pudo apreciar con mas claridad el precipitado blanco.
Identificación del antimonio:
El filtrado lechoso nos sirvió para la identificación del antimonio y estaño.
Al añadir acido sulfhídrico se formo un precipitado de color naranja-rojizo, pero al calentar el
precipitado se sedimento rápidamente y de esta manera se hizo mas observable el precipitado.
Identificación del estaño:
A la solución lechosa se agregó hidróxido y un clavo, in mediatamente el clavo se oxido y formo un
precipitado blanco gelatinoso.
Se filtro y se obtuvo filtrado incoloro al cual se le añadió una pequeña cantidad de cloruro mercúrico
(solido blanco).
Se calentó y se observo la formación de un precipitado blanco-grisáceo.
6. REACCIONES QUIMICAS.
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
Los precipitados obtenidos tomaron características propias al añadir los reactivos específicos como es el
caso de esta practica por ejemplo el arsénico se identifico por la coloración de su precipitado el cual fue
blanco lo que nos indica la presencia del arsénico; el antimonio se identificó por el color anaranjado rojizo
de su precipitado mientras que el estaño formó un precipitado de color blanco grisáceo, este precipitado
se confundió con el reactivo especifico (cloruro de mercúrico) el cual no se disolvió en la solución
provocando que haya una confusión, por esta razón se procedió a utilizar el cloruro mercúrico en solución,
valga la aclaración.
Bajo la acción del sulfuro de hidrogeno el As+5 se reduce a As+3 pero por la acción del nitrato de magnesio
solo precipita los iones arsenato y no así los iones arsenito.
El objetivo de la práctica se pudo cumplir en toda su plenitud a pesar de las dificultades que se tenía, es
por esta razón que para evitar estos problemas hay que enlazar la teoría con la practica y seguir
adecuadamente la guía.
8. BIBLIOGRAFIA
http://www.lenntech.es/periodica/elementos/sn.htm#ixzz26Je6OxdX
http://www.lenntech.es/periodica/elementos/sb.htm#ixzz26JdHZKtF
A.Koeshkov, A.Yaroslavtsev QUIMICA ANALITICA editorial Mir
CUESTIONARIO
¿Por qué se encuentra los cationes en sus dos estados de oxidación?
Debido a que hay una reacción reversible, se reduce y se oxida por efecto del acido.
Nombrar los siguientes aniones (AsS4)-3,( SbS4)-3, (SnS3)-2
Ion tetratio arsenato (V), iontetratioantimoniato(v), iontritio estanato(IV)
La identificación de cationes del grupo II B se encuentra con su numero de oxidación de…As+5, Sb+5,
Sn+4
Nombrar los productos de identificaion del grupo II B?
Nitrato de magnecio, sulfuro de hidrogeno, cloruro mercúrico.
¿Qué es el aparato de Kipp?
El aparato de Kipp, también denominado generador de Kipp, es un instrumento usado para la
preparación de pequeños volúmenes de gases.
Sus usos más comunes son la preparación de ácido sulfhídrico mediante la reacción de ácido
sulfúrico con sulfuro ferroso, preparación de dióxido de carbono mediante la reacción de ácido
clorhídrico con carbonato de calcio, y de hidrógeno mediante la reacción de ácido clorhídrico con un
metal apropiado.