UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”

Facultad de Ingeniería de Minas, Geología y Metalurgia

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

PRACTICA Nº 2:

SEPARACION E IDENTIFICACION DE CATIONES DEL GRUPO I O GRUPO

DE LA PLATA

ALUMNO: YAURI CALDÚA

Clodoaldo Antonio

CÓDIGO: 00.0216.7.AM

LABORATORIO: QUÍMICA ANALÍTICA

DOCENTE: Ing. M.Sc. EDSON G.

YUPANQUI TORRES

HUARAZ 2011 PERÚ

I. INTRODUCCIÓN

Este laboratorio es un entrenamiento para entender la sistematización del

procedimiento a seguir para obtener la separación de los cationes del

GRUPO I o GRUPO DE LA PLATA que es la primera fase de la

separación de series de grupos.

También entender cuán importante es saber si se traba en frio o en

caliente, debido a que algunos compuestos no sedimentan en frio o en

caliente o viceversa.

II. OBJETIVOS

La importancia de este experimento es separar los cationes del primer

grupo empleando HCl diluido.

En una solución diluida nuestro objetivo principal es formar un precipitado

blanco en donde encontremos los cationes Ag+, Pb++ y Hg2++.

Luego decantamos el sedimento para proceder a separar cada uno de

ellos añadiendo el reactivo precipitante y calentando.

Después de seguir el procedimiento del manual habremos obtenido la

separación de los cationes a los cuales les añadiremos un indicador

específico para demostrar su existencia de estos.

III. FUNDAMENTO TEÓRICO

Para los propósitos del análisis cualitativo sistemático, los cationes se

dividen en cinco grupos sobre la base de su comportamiento frente a

ciertos reactivos. Mediante el uso sistemático de los llamados “reactivos

del grupo”, podemos decidir la presencia o ausencia de grupos de

cationes y, además separar estos grupos para un examen más profundo.

Los reactivos de grupo que se usan para la clasificación de los cationes

más comunes son el ácido clorhídrico, el sulfuro de hidrógeno, el sulfuro

de amonio y el carbonato de amonio. La clasificación se basa en que un

catión reacciona con estos reactivos mediante la formación de

precipitados o no. Por lo tanto se puede decir que la clasificación de los

cationes más comunes se basa en las diferencias de las solubilidades de

sus cloruros, sulfuros y carbonaros.

Los cationes que forman éste grupo son: Ag+1, Hg2+2 y Pb+2. Si durante la

disolución de la muestra se emplea HNO3 o agua regia, no encontraremos

el Hg2+2 es éste grupo, sino por haberse oxidado se encontrará en el

grupo II. Por otro lado si se emplea demasiado HCl (reactivo precipitante),

ocurre la formación de un ión complejo, mediante la siguiente reacción:

AgCl+Cl- => AgCl2-

Donde, el AgCl2- (anión complejo) es soluble y por consiguiente, no toda la

plata se encontrará en el precipitado, además al paras al grupo II interfiere

en la separación adecuada de los cationes de éste grupo.

También debe hacerse notar que el PbCl2 es algo soluble en agua fría y

que sólo precipitará en el grupo I si está presente en cantidades

relativamente grandes, por lo tanto la solución filtrada contendrá iones de

plomo que reaparecen en el grupo II.

El reactivo precipitante es el HCl diluido frío (HCl de 2N ó 3N) y el

precipitad probable estaría formado por: AgCl, Hg2Cl2 y PbCl2.

Pb+2 + 2Cl- => PbCl2 pp blanco cristalino.

Hg2+2 + 2Cl- => Hg2Cl2 pp blanco pulverulento.

Ag+1 + Cl- => AgCl pp blanco cuajozo.

Para separar al PbCl2 de los otros dos cloruros se aprovecha el hecho de

que el PbCl2 es soluble en agua caliente.

Al separar el AgCl del Hg2Cl2 con NH4OH, el AgCl se disuelve pasando a

formar el [Ag(NH3)2]Cl el cual es un complejo soluble. Al mismo tiempo el

Hg2Cl2 reacciona con el amoniaco para formar partículas muy pequeñas

de Hg de color negro y Hg(NH2)Cl (cloruro amino mercúrico) precipitado

blanco; el color negro predomina, así que el precipitado se ve de color gris

oscuro o negro. Esta reacción de Hg2Cl2 con el amoniaco se conoce como

“reacción de auto oxidación” debido a que el Hg2+2 se reduce y se oxida

así mismo produce Hg metálico y cloruro amino mercúrico (II).

ÁCIDO CLORHÍDRICO: HCl

El ácido clorhídrico es a la vez un ácido fuerte y un ácido reductor débil

que convierte a los carbonatos, óxidos y algunos sulfuros en cloruros,

reduce al MnO2 y a otros agentes oxidantes fuertes, dando cloruros de

metales en un estado más bajo de valencia.

ÁCIDO NÍTRICO: HNO3

El ácido nítrico es un agente oxidante fuerte que se emplea para oxidar el

azufre de los sulfuros a azufre libre y a dióxido de azufre, y para convertir

a algunos metales, como el estaño y el antimonio, en óxidos insolubles. El

tratamiento con ácido nítrico convierte los metales de las aleaciones y los

iones metálicos de los sulfuros minerales en nitratos.

HIDRÓXIDO DE AMONIO: NH4OH

Inicialmente se forma un pp de color blanco de hidróxido de plata que

pasa rápidamente a óxido de plata Ag2O, de color pardo soluble en

exceso de reactivo

YODURO DE POTASIO: KI

Se obtiene un pp amarillo de yoduro de plomo: PbI2, soluble

apreciablemente en agua caliente.

CROMATO DE POTASIO: K2CrO4

Se produce un pp amarillo de cromato de plomo, PbCrO4, soluble en

hidróxidos alcalinos y en ácido nítrico, insoluble en amoniaco y en ácido

acético.

IV. PARTE EXPERIMENTAL

A. PROCEDIMIENTO

1. Precipitación de los cationes del grupo I

- Colocar la muestra entregada por el docente en un vaso

limpio y adicionar gota a gota el reactivo precipitante (HCl 2N frío),

hasta precipitar completamente.

- Una vez concluida la precipitación se efectúa el filtrado de

los precipitados. Si el precipitado forma coloide, se lleva a

calentamiento la muestra que contiene el precipitado para formar

floculantes (cuajozos) y aguas madres transparentes, ésta

solución se deja por completo por cualquier medio, debido a que

el PbCl2 es soluble en medio caliente y una vez frío se efectúa la

filtración. El líquido obtenido de la filtración (filtrado), contiene

cationes de los grupos siguientes o sea grupos II, III, IV y V sise

trata de una marcha analítica general, de lo contrario desechar el

filtrado.

- Comprobar en el filtrado si la precipitación fue completa

adicionar una gota de HCl diluido, si la solución queda clara o casi

clara significa que todos los iones del grupo I precipitaron

completamente, pero si se forma más precipitado significa que la

cantidad de reactivo precipitante fue insuficiente por lo que tendrá

que volver a precipitar y filtrar nuevamente.

- Guardar el filtrado en un erlenmeyer o frasco y etiquetar

para evitar confusiones.

- Lavar el precipitado con agua destilada fría y acidulada con

HCl (10mL de agua 2 gotas de HCl 2N), transferir el precipitado a

un vaso.

2. Separación del PbCl2 de los precipitados de AgCl y Hg2Cl2

- Para lograra la separación, al vaso que contiene los

precipitados del grupo I se le adiciona de 5 a 10ml de agua

destilada hervida o se adiciona la misma cantidad de agua

destilada fría y se lleva todo a ebullición lenta, luego se realiza la

filtración en caliente. La solución obtenida de la filtración se

guarda para la identificación del plomo y el precipitado se

conserva para analizar Ag+1 y Hg2+2.

- Lavar de 3 a 4 veces el precipitado con agua destilada

acidulada y caliente para eliminar todo el PbCl2, si lo hubiera, de

lo contrario el Pb+2 puede perturbar algunas de las separaciones o

identificaciones siguientes (puede formarse Pb(OH)2 dando al

filtrado turbidez blanca).

- Comprobar si el lavado está bien efectuado adicionando a

la última gota de lavado K2CrO4, si no da reacción positiva, el

lavado está bien efectuado.

3. Reconocimiento del plomo.

- La solución proveniente del filtrado donde posiblemente

existe PbCl2 se divide en 3 tubos para su identificación respectiva.

- Al primer tubo se añade dos gotas de ácido acético y otras

2 gotas de K2CrO4 0.5M, la aparición de un precipitado amarillo

indica la presencia de plomo.

- Al segundo tubo se añade 3 ó 4 gotas de KI, presencia de

un precipitado amarillo, que se disuelve al hervir y que vuelve a

precipitar al enfriar caracteriza al plomo.

- Al tercer tubo se añade 6 gotas de H2SO4 9M, se lleva a

calentamiento la aparición de un precipitado blanco granulado

(PbSO4) es evidencia de que el plomo está presente.

- Se puede aun ir más lejos en éste reconocimiento, filtrando

la solución y trabajando con el precipitado del tercer tubo, al cuál

se le adiciona una solución 3M de CH3COONH4, se calienta y se

observa que el precipitado se disuelve, a ésta solución se agrega

gotas de K2CrO4 0.5M, sí se forma un precipitado amarillo de

PbCrO4 continua la presencia de plomo en la muestra

Las reacciones iónicas son las siguientes:

Pb+2 + CrO4-2 => PbCrO4 pp amarillo

Pb+2 + 2I- => PbI2 pp amarillo

Pb+2 + CO4-2 => PbSO4 pp blanco

PbSO4 + 2CH3COO- => Pb(CH3CCO)2 + SO4-2

Pb(CH3COO)2 + CrO4-2 => PbCrO4 pp amarillo

4. Separación del AgCl del Hg2Cl2

- Colocar el precipitado que queda de la separación del

PbCl2 en un vaso y adicionar 1 ó 2mL de NH4OH 2n acá el AgCl

se disuelve, al mismo tiempo el Hg2Cl2 forma precipitado que se

ve de color gris oscuro o negro, y se filtra.

Las reacciones químicas son:

AgCl + 2NH3 => Ag(NH3)2Cl solución incolora

Hg2Cl2 + 2NH3 => Hg + Hg(NH2)Cl + NH4Cl pp gris - negro

5. Reconocimiento de la plata

- La solución filtrada contiene plata como Ag(NH3)2Cl en

medio amoniacal, ésta se divide en dos tubos.

- Al primer tubo se le agrega HNO3 3N, gota a gota con

agitación constante hasta la aparición de un precipitado blanco

caseoso, éste es el AgCl, lo cual prueba que existe plata en la

muestra, la solución debe ser ácida.

- Al segundo tubo se le añade KI el cuál forma un precipitado

amarillo en presencia de la plata y es soluble con KCN (diferencial

del PbI2).

Las reacciones iónicas son:

Ag(NH3)2+ + 2H3O+ => Ag+ + 2NH4

+ + 2H2O

Ag+ + Cl- => AgCl pp blanco caseoso.

Ag+ + I+ => AgI pp amarillo.

Ag(NH3)2Cl + 2HNO3 => AgCl +2NH4NO3

Ag(NH3)2Cl + KI => AgI + KCl +2NH3

6. Reconocimiento del mercurio

- La existencia de un precipitado gris oscuro o negro

después de separar la plata indica la presencia de iones

mercuriosos en la muestra:

Hg2Cl2 + 2NH3 => Hg + Hg(NH2)Cl + NH4Cl pp gris-negro

- Para comprobar la presencia del mercurio se adiciona agua

regia al precipitado de Hg2+2 y Hg, éstos se oxidan a Hg+2, por

calentamiento a ebullición sin llegar a sequedad, se filtra y se

diluye con 1mL de agua destilada.

Hg2Cl2 + 2NH3 => Hg + Hg(NH2)Cl + NH4Cl

3HCl + HNO3 => NOCl + Cl2 + 2H2O (agua regia)

2Hg(NH2)Cl + 3Cl2 => 2HgCl2 + 4HCl + N2

Hg + Cl2 => HgCl2

- La solubilidad resultante contiene HgCl2, la cual se divide

en dos tubos para su identificación.

- Al primer tubo se adiciona gotas de SnCl2 que hace que el

HgCl2 se reduzca a Hg + Hg2Cl2 de color gris oscuro a negro o

blanco lo que confirma la presencia de Hg.

- La segunda porción se transfiere a un vaso de precipitado

de 100mL y se pone una moneda de Cu o cobre en lámina, se

lleva a ebullición y se enfría, entonces la moneda o la lámina de

cobre se frota y se observa que estos están recubierto de un color

plateado, debido al mercurio metálico.

Las reacciones químicas son:

HgCl2 + Cu => Hg + CuCl2

SnCl2 + 2HgCl2 => HgCl2 + SnCl4 pp blanco

En exceso de SnCl2.

SnCl2 + Hg2Cl2 => 2Hg + SnCl4 pp blanco

B. REACTIVOS QUIMÍCOS EMPLEADOS

- HCl al 2N

- NH4OH al 3N

- HNO3 al 3N

- KI al 0.5N

- CH3COOH

- K2CrO4

- H2SO4

- SnCl2

C. RELACIÓN DE MATERIALES Y EQUIPOS

- 02 vasos de 100mL.

- 02 matraces de 150mL.

- 06 tubos de ensayo

- 01 varilla

- Papel de filtro

- 01 embudo

- Cocinilla eléctrica

V. RESULTADOS

- A la muestra se le añadió HCl diluido que formo un precipitado blanco,

en la cual se encuentra Ag+, Pb++ y Hg2++.

- Al precipitado se filtra y la solución se desecha.

- Al precipitado se añadió agua acidulada y se hirvió por 5 minutos para

separa el precipitado de Ag+ y Hg2++, y la solución se separa para analizar

la existencia de plomo añadiendo cromato de potasio que formara un

color amarillo que indica la presencia de plomo.

- Al precipitado restantes se le añade hidróxido de amonio y he calienta

para separar el precipitado de mercurio y la solución de plata por filtrado,

la solución se le añade ácido nítrico diluido, éste se precipita formado el

cloruro de plata de color blanco esto indica la presencia de plata.

- Al precipitado se le añade agua regia se lleva a ebullición y se deja

enfriar para filtrar, luego se separa en dos tubos de ensayos para verificar

su existencia de mercurio con el cloruro de estaño que forma un pp

blanco luego gris – negro, y a la otra solución se hierve añadiendo una

moneda de cobre, y después observamos que la moneda se recubre de

mercurio metálico confirmando la presencia de éste.

VI. CONCLUSIONES

Se obtuvo la precipitación y separación de cada uno de los cationes

siguiendo la marcha analítica para cada catión.

En las separaciones se observo que cada uno de ellos forman

precipitados y al añadir soluciones de reconocimiento estos cambian de

color confirmando la presencia de cada uno de ellos.

VII. RECOMENDACIONES

Es necesario tomar en cuenta la paciencia para desarrollar cada uno de

estos experimentos debido a que hay que esperar a que se precipiten los

cationes o se filtren ya que si lo hacemos sin tomar en cuenta las

reacciones lentas que se llevan entre la muestra y en reactivo y la

añadidura de calor o el enfriamiento, pues nuestros resultados no serán

los correctos tendrán un resultado erróneo y esto no es corregible por

alguno medio matemático ya que son errores personales que conllevan a

una mala calidad de separación para su identificación respectiva de los

cationes en estudio.

VIII. BIBLIOGRAFÍA

Arthur I. Vogel (2005) Química Analítica Cualitativa. 7ma ed. – Argentina:

Editorial Kapelusz.

Raymond Chang (1998) Química. 7ta ed. – Mexico: McGraw Hill.

Edell D. Aliaga Zegarra – Edson G. Yupanqui Torres (2010) Manual de

laboratorio de química analítica cualitativa

– ingeniería de minas. – UNASAM:

facultad de ciencias, departamento

académico de ciencias, sección química.

Luis Postigo (1995) Química General Aplicada – Barcelona: Editorial

Ramon Sopena, S.A.

IX. SOLUCIÓN DEL CUESTIONARIO

1. Establezca las reacciones químicas de separación e

identificación de los cationes del grupo I, así como las

observaciones realizadas en cada paso:

Separación del grupo I:

Separación: del plomo

Pb+2 + Cl- => PbCl2

Reconocimiento:

Pb+2 + CrO4-2 => PbCrO4 pp amarillo

Pb+2 + 2I- => PbI2 pp amarillo

Pb+2 + CO4-2 => PbSO4 pp blanco

PbSO4 + 2CH3COO- => Pb(CH3CCO)2 + SO4-2

Pb(CH3COO)2 + CrO4-2 => PbCrO4 pp amarillo

Separación del AgCl del Hg2Cl2:

AgCl + 2NH3 => Ag(NH3)2Cl solución incolora

Hg2Cl2 + 2NH3 => Hg + Hg(NH2)Cl + NH4Cl pp gris - negro

Reconocimiento de la plata:

Ag(NH3)2+ + 2H3O+ => Ag+ + 2NH4

+ + 2H2O

Ag+ + Cl- => AgCl pp blanco caseoso.

Ag+ + I+ => AgI pp amarillo.

Ag(NH3)2Cl + 2HNO3 => AgCl +2NH4NO3

Ag(NH3)2Cl + KI => AgI + KCl +2NH3

Reconocimiento del mercurio:

Hg2Cl2 + 2NH3 => Hg + Hg(NH2)Cl + NH4Cl pp gris-negro

Hg2Cl2 + 2NH3 => Hg + Hg(NH2)Cl + NH4Cl

3HCl + HNO3 => NOCl + Cl2 + 2H2O (agua regia)

2Hg(NH2)Cl + 3Cl2 => 2HgCl2 + 4HCl + N2

Hg + Cl2 => HgCl2

HgCl2 + Cu => Hg + CuCl2

SnCl2 + 2HgCl2 => HgCl2 + SnCl4 pp blanco

2. ¿Qué otras reacciones de identificación puede sugerir para cada

catión?

Pb+2 + Na2SO4 => PbSO4 pp blanco

3. Haga un resumen esquemático de la marcha analítica del grupo I.

+ Si la muestra es muy ácida evaporar para eliminar exceso de ácido

enfriar + gota a gota añadir HCl dil (2N ó 3N) y frío hasta pp completa

– evitar exceso.

pp. FILTRAR SOLUCIÓN

+ 5 – 10mL de H2O hervida o hervir + filtrar en caliente

Pp FILTRAR SOLUCIÓN

+ 1 – 2mL de NH4OH 2N

Pp FILTRAR SOLUCIÓN

+ Agua regia (ebullición a sequedad) enfriar y diluir con H2O destilada

MUESTRA(Ag1+, Hg2

2+,Pb2+)

AgCl, PbCl2, Hg2Cl2 (pp blanco)Lavar el pp con agua acidulada con

HCl – transferir a un vaso.

Si: muestra de grupo se desecha.Muestra gral. contiene grupo II al V – guardar (comprobar si la pp fue

completa)

AgCl y Hg2Cl2 (pp blanco)Lavar 3 veces con H2O acidulada HCl

caliente comprobar el lavado con gotas de K2CrO4 – transferir a un

vaso.

PbCl2A) PbCl2 + CH3COOH + K2CrO4 =>

PbCrO4 pp amarilloB) PbCl2 + KI => PbI2 pp amarillo

C) PbCl2 + gotas H2SO4 9M (calentar) pp blanco

Filtrar+ CH3COONH4 calentar

Pb(CH3COO)2 + K2CrO4 => PbCrO4

pp amarillo.

Hg + Hg(NH2)Cl (pp gris - negro)

HgCl2A) HgCl2 frio + SnCl2 => Hg + Hg2Cl2 pp blanco – gris.

B) HgCl2 (vaso) + Moneda Cu ebullición – enfriar y frotar => Hg Recubrimiento plateado de la moneda.

Ag(NH3)2ClA) Ag(NH3)2

+ + 3 gotas HNO3 3N => AgCl pp blanco

B) Ag(NH3)2+ + KI => AGI pp amarillo