LABORATORIO DE QUÍMICA ANALÍTICA I. SEMESTRE 2/2015

Informe de Laboratorio Nº1 Profesor: Jorge M. Ropero

Reacciones selectivas y específicas. Camilo Gnecco, Geraldyne Gómez, Alejandra Luna, Kevin Rodríguez.

Facultad de Ingenieria Universidad del AtlánticoBarranquilla - Atlantico

20-julio-2015

Se realizan diversos métodos de separación tales como marchas sistemáticas analíticas cortas y análisis fraccionados para conseguir de forma predecible identificación de cationes a partir de las mezclas iniciales. Con una continua adicion de reactivos a muestras de las mezcla I y II, y asimismo procesos de separación, centrifugación y calentamiento con los respectivos residuos y líquidos sobrenadantes, se observan precipitados y cambios en la coloración de los analitos obtenidos, lo cual, constata de la presencia de casi la totalidad de los cationes en cuestionamiento.

1. Introducción

El conjunto de operaciones sistemáticas que tiene como fin la separación y posterior identificación de iones recibe el nombre de marcha analítica. Esta técnica está basada fuertemente en reacciones selectivas donde la solubilidad es una consideración inicial importante puesto que influye fuertemente en la naturaleza del procedimiento de preparación de la muestra. La primera reacción selectiva de este método puede ser la formación de una precipitado. La evaluación del elemento de interés se puede dar en el color de sus compuestos, desarrollándose este color por medio de otra reacción selectiva o, alternativamente, el elemento puede ser valorado, precipitado, oxidado o reducido. La práctica denominada "Reacciones específicas y selectivas" tiene como fin el determinar la aparición de cationes del grupo I y IIIb mediante la aplicación de métodos de separación, de reacciones específicas y marcha sistemática analítica.

2. Marco Teórico

Una marcha analítica involucra una serie de pasos basados en reacciones químicas, en donde los iones se separan en grupos que poseen características comunes. Las pruebas cualitativas se pueden realizar mediante reacciones químicas selectivas o con el uso de instrumentos. Las técnicas o reacciones que son útiles para un solo analito se conocen como específicas. Las técnicas o reacciones que funcionan para unos cuantos analitos son selectivas. Los grupos de iones pueden ser tratados químicamente para separar e identificar reacciones específicas y selectivas de cada uno de los iones que la componen.

La selectividad de las reacciones expresa el grado de interferencia de algunas especies químicas en la identificación de otras. El caso más favorable de selectividad es aquel en el que ninguna otra especie interfiere en la reacción de identificación y esta es completamente característica con la sustancia que reacciona, se dice entonces que esta es una reacción especifica. Cuando la reacción es común y característica de pocas sustancias (estas generalmente, poseen una cierta semejanza constitutiva) se le denomina reacción específica. Análogamente si la reacción corresponde a un gran número de sustancias, recibe el nombre de reacción general.

Una reacción o una prueba selectiva es la que puede ocurrir con un reactivo particular llamado reactivo de grupo sobre otras sustancias pero que este exhibe un grado de preferencia por la sustancia que interesa, es decir, es característica de pocas

sustancias pero el reactivo muestra inclinación por una de ellas y debe producir una reacción lo más cuantitativa posible de las especies reaccionantes. Una reacción o prueba específica es la que ocurre sólo con la sustancia que interesa, es decir, se lleva a cabo con una determinada sustancia con un reactivo particular. La selectividad se obtiene mediante la preparación y la medición correctas. 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.

3. Objetivos

Clasificar las reacciones iónicas como reacciones selectivas y específicas.

Relacionar el Método Sistemático Analítico con las reacciones selectivas y el análisis fraccionado con las reacciones específicas.

4. Metodología

En la primera parte se colocó en un tubo de ensayo 1.0 mL de la mezcla I y se adicionó 4 gotas de HCl 3F; y se centrifugó. Luego se agregó una gota de HCl 3F al líquido sobrenadante para verificar que la precipitación fue completa; se centrifugó y se desechó el centrifugado. Al precipitado (a) se agregó 6 gotas de agua, se agitó y se colocó al baño maría por un minuto. Se centrifugó y el centrifugado 1 se dividió en dos porciones y el residuo 1 se guardó. A la porción A se agregó una gota CH3COOH 3F y 1 gota de K2CrO4 1F; la formación de un precipitado amarillo indicaba la presencia del ión plomo; y para confirmar a la porción B se agregó dos gotas de KI 1F, la aparición de un precipitado amarillo PbI ratificaba la presencia del ion plomo.

Al residuo 1 que se había guardado se adicionó 10 gotas de NH3 3F y se centrifugó. La aparición de un residuo 2 negro indicaba presencia del ion mercurio (I). Se Centrifugó y el centrifugado 2 se dividió en dos porciones y el residuo negro 3 se guardó. A la primera porción se adicionó HNO3 3F la formación de un precipitado blanco indicaba la presencia del ión plata. Y para confirmar la presencia del ion plata a la

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segunda porción se adicionó dos gotas de KI 1F, la formación de

un precipitado amarillo pálido corroboraba la presencia del ión plata.

Al residuo negro 3 que se había guardado se agregó 10 gotas de agua, se centrifugó y se desechó el centrifugado; y se agregó 3 gotas de HNO3

concentrado, 5 gotas de agua y 3 gotas SnCl2. La aparición de un precipitado blanco o gris confirmaba la presencia del ión mercurio (I).

En la segunda parte se dividió 1 mL de la mezcla II y se dividió en 4 porciones. A la primera porción se adicionó 2 gotas de NH4SCN 3F, la aparición de un color rojo como sangre, indicaba la presencia de ión hierro (III); a la segunda porción se añadió NaF sólido hasta que quedará una pequeña cantidad sin disolver y se agregó 10 gotas de NH4SCN alcohólico, la aparición de un color azul-verde indicaba la presencia del ión cobalto; a la tercera porción se agregó 4 gotas de agua destilada y 2 gotas de HNO3 3F, agite y luego adicionó una pequeña cantidad de Bismutato de Sodio sólido, se agitó y se centrifugó, la coloración rosada a rojo púrpura indicaba la presencia del ión manganeso y a la última porción se añadió NaF sólido hasta que quedará un poquito sin disolver; luego se agregó NH4OH Y 2 gotas de dimetilglioxima, la aparición de precipitado rojo indicaba la presencia del ion níquel.

5. Datos u observaciones

ANALISIS ION PLOMO.

Porción centrifugado 1

Sustancia agregada

Coloración final

ACH3COOH-

K2CrO4

Precipitado amarillo.

B KI-PbIPrecipitado amarillo.

Tabla 1.Analisis ion plomo en la mezcla 1.

ANALISIS ION PLATA.

Porción centrifugado 2

Sustancia agregada

Coloración final

A HNO3 Precipitado blanco.

B KIPrecipitado amarillo

palido.Tabla 2.Analisis ion plata en la mezcla 1.

ANALISIS ION MERCURIO.

PorciónSustancia agregada

Coloración final

Residuo 2 NH3Negra y blanca (gris

oscuro)

Residuo 3 HNO3- SnCl2-H2O Precipitado blanco

Tabla 3.Analisis ion mercurio en la mezcla 1.

MEZCLA II

Porción Sustancia agregada Coloración final

A NH4SCN negra

B NaF sólido- NH4SCN azul-verde

CH2O- HNO3 Bismutato

de Sodio sólidomorado

DNaF sólido- NH4OH 2

gotas de dimetilglioximaRojo

Tabla4. Coloración final mezcla dos al agregarle diferentes compuestos.

6. Análisis de resultados

Cuando se trata una disolución, en este caso la mezcla I con HCl(aq), deben de estar presentes uno o más de los siguientes

cationes:Pb2+¿ , Hg2¿¿¿ Para establecer la presencia o ausencia de

cada uno de estos cationes, el precipitado del grupo de los cloruros debe tener un análisis posterior. En la obtención del precipitado blanco (a) deberían estar los cloruros insolubles de plata, plomo (II) y mercurio (I) lo cuales siguen las siguientes reacciones:

Pb ¿

AgN O3 (aq)+HCl(aq )→ Ag Cl(s )↓+HN O3 (aq)

Hg2 ( NO3 )2 (aq )+2 HCl(aq)→ Hg2Cl2↓+2 HN O 3(aq)

El precipitado blanco (a) obtenido, al mezclarlo con agua caliente el cloruro de plomo (II) se disuelve quedado en forma acuosa y se obtiene un precipitado (residuo 1), el cual debe separarse y guardarse.

PbC l2(s)+H 2O(l)→PbC l2 (aq)

Porción A: Al agregar el ácido acético al centrifugado (1) se forma la sal acetato de plomo (II).

PbC l2(aq)+2 C H 3 COO H (aq)→ Pb ¿

Luego de añadir cromato de potasio al mismo centrifugado, el cambio de coloración se debe a la formación del cromato de plomo que es percibido con una coloración amarilla, que indica un cambio en la mezcla debido a la presencia del ion plomo (II).

Pb ¿(aq)Porción B. cuando se adiciona el yoduro de potasio al centrifugado 1 se visualiza un color amarillo y esto se debe a la

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obtención como producto de yoduro de plomo (II), donde el cambio de la mezcla se debe a la presencia del ion plomo (II).

Pb ¿

Al precipitado (residuo 2) se le agrega amoniaco y se centrifuga. Se obtiene un precipitado (residuo 2) de coloración gris oscura que indica la presencia del ión mercurio (I). En este punto, todo

el Hg2C l2(s) presente sufre una reacción de oxidación-

reducción. Uno de los productos de la reacción es mercurio negro finalmente dividido. La aparición de una mezcla gris oscura de

mercurio negro y HgNH2 Cl(s) de color blanco.

Hg2Cl2(s )+2 NH 3(aq)→ Hg(l)+HgNH2 Cl(s)↓+ NH 4(aq)+¿+Cl( aq)

−¿¿ ¿

En el centrifugado 2, todo el AgCl( s) del residuo 1 se disuelve al

tratarse con amoniaco acuoso y se forma el ion complejo

[ Ag ( NO3 )2 ](aq)

+¿ ¿.

AgCl(aq)+2 N H 3 (aq )→ [ Ag ( NO3 )2 ] Cl(aq)

Porción A: Al adicionarle ácido nítrico al ión complejo en el centrifugado 2 se percibe un precipitado blanco debida a la presencia del ion plata.

[ Ag ( NO3 )2 ] Cl(aq)

+HN O3(aq)→ Ag ( N H 3¿2 ) N O3(s )↓+HCl(aq)

Porción B. al añadir yoduro de potasio al centrifugado 2 se observó un precipitado amarillo causado por la formación de yoduro de diamminplata (I).

[ Ag ( NO3 )2 ] Cl(aq)

+KI (aq)→¿

Al analizar el último precipitado obtenido se observó que al agregarle cloruro de estaño (II) se dio un cambio de coloración a blanco-gris, lo que confirma la presencia del ión mercurio (I)

HgNH2 Cl(aq)+2 NO3 (aq)−¿+H 3 O(aq)

+¿ →2 Hg(s )

2+¿+2NO (g)+ N2( g)+2Cl( aq)

−¿+8H2

O( l)¿ ¿¿ ¿

2 Hg(s)2+¿+SnC l2(aq)→ Hg2 C l2(s )↓+Sn2(aq)

+¿ ¿ ¿

Imagen 1. Comprobación de la presencia de los cationes de mercurio (I), plomo (2) y plata en la mezcla I.

Imagen 2. Evidencia dos de la presencia del catión mercurio (I)

Imagen 3. Evidencia que no había presencia de ion hierro en la mezcla II.

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Imagen 3. Comprobación de la presencia de los cationes de cobalto, manganeso y níquel en la mezcla II.

Esquema de la separación e identificación de los iones de la mezcla I.

En la mezcla II al analizar en un tubo de ensayo para determinar la presencia del ion hierro (III) se agregó tiocianato de amonio, lo

que se hubiera esperado que pasaría consiste en la formación del

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tiocianato de hierro (III), haciendo que la mezcla cambiara a una coloración roja sangre, como en la siguiente reacción:

Fe ¿¿

Sin embargo; esto no fue lo que sucedió muy seguramente a la ausencia de este ion en la mezcla.

En la porción B, se observó una coloración azul después de agregar el tiocianato de amonio a la mezcla II, y esto es debido a la formación de tiocianato de cobalto (II), lo que nos indica la presencia del ion cobalto (II) en la mezcla

Co ¿¿

En la porción C, el nitrato de manganeso (II) hexahidratado al estar en contacto con el ácido nítrico forma ácido permanganico de apariencia un tanto amoratada.

Mn¿¿

Al añadirle la sal bismutato de sodio se forma otra sal conocida como permanganato de sodio de color purpura, indicando la presencia del ion manganeso (II):

2 HMnO 4(s )+2 NaBi O3(s )→ 2 NaMn O4 (s)↓+H 2O(l)+B i2 O3(aq)

En la porción D se forma una sal muy conocida llamada fluoruro de níquel de aspecto un poco verdoso

¿¿¿Al añadir el amoniaco se forma un complejo conocido como fluoruro de níquel amoniaco

¿ F2.6 H 2O(s)+6 N H 3 (s)→∋¿¿

El fluoruro de níquel amonio reacciona con la dimetilglioxima para formar el dimetilglioxiamato de níquel ii, que es el compuesto que por el cual se da el cambio de tonalidad de la mezcla

¿¿¿

7. Conclusiones.

Para la identificación de los cloruros (Pb2+¿ , Hg2¿¿¿), se hace

una marcha analítica sistemática a través del uso de un reactivo selectivo (reactivo de grupo), que diera paso a la formación de un residuo que los contenía (precipitado), es decir, en este punto las reacciones son selectivas, ya que hay tres iones en solución capaces de precipitar con un reactivo en común

Tanto los cloruros de mercurio como la plata se requirieron utilizar una separación por precipitación fraccionada para poder

identificarlos completamente, es decir, que precipitara solo un ión, era necesario que por por la diferencia de solubilidad uno de los iones quedara disuelto en solución y el otro precipitado mediante el uso de un reactivo especifico.

Para el análisis cualitativo de cationes de la mezcla I, se hace necesario recurrir al análisis sistemático (reacciones selectivas) y al análisis fraccionario (reacciones específicas), lo que difiere en el análisis de los cationes presentes en la mezcla II, ya que en esta solo se hace uso del análisis fraccionario (reacciones específicas).

El mercurio (I) es un estado de oxidación aparente en que se encuentra el mercurio. En realidad, se trata de un dímero formado por dos cationes mercurio (I) unidos mediante un enlace covalente. En soluciones ácidas existe como catión mercurioso, Hg2

2+.

En la mezcla II no hay presencia del catión férrico, ya que no se presenció la coloración que este genera, sino que se apreciaba un color negro, como si también en esta mezcla hubiese presencia del catión mercurioso.

8. Referencias.

[1] Muriel F; Lucena F; (2008). Selectividad de las reacciones. En: Química analítica cualitativa. Thomson. España. Págs: 280-281.

[2] Skoog Douglas, West D. M., F. Holler J & Crouch S. R; Fundamentos de Química Analítica. Cengage Learning, 9na edición. México. Págs:9-11, 81-82, 833-837.

[3] Pickering.W (1980) Química analítica moderna, Reverté. USA. Págs: 333-340.

[4] Christian Gary D. (2009) Química analítica, Mc Graw Hill. México. Págs: 3-6.

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[5] http://quimica.laguia2000.com/compuestos-quimicos/compuestos-del-mercurio. Visto a las 10:00 pm 19 de julio de 2015.

[6] http://www.heurema.com/QG/QG19/ComplejosCo1.pdf. Visto a las 11:30 pm 19 de julio de 2015.

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