I

SEGUNDO GRUPO DE CATIONES

I. INTRODUCCIN.

Todos los iones del grupo II forman sulfuros que son insolubles en soluciones cidas diluidas. Este hecho se aplica para separar el grupo II de los otros grupos.

Siendo el reactivo de grupo de los cationes del II grupo analtico es el H2S que hace precipitar estos cationes en medio de cido clorhdrico, siendo posible separar los cationes del grupo analtico III de los I, III, IV grupos que no precipitan bajo la accin del sulfuro de hidrgeno en medio fuertemente cido.

Los cationes del grupo II se dividen en 2 subgrupos: obteniendo a los sulfuros de los cationes Hg , Pb, Bi, Cu, Cd y As, Sb, Sn.La precipitacin de los sulfuros se efecta por medio de la saturacin con el sulfuro de hidrgeno pero para nuestro anlisis el Na2S de las disoluciones acuosas de diferentes sales con determinadas PH.

Asimismo el reactivo precipitante de grupo para los iones del grupo analtico, precipita en medio de HCl , compuestos sulfurosos de As2S3 y los de antimonio y los de estao. Los cationes del grupo IV precipitan en forma de sulfuros poco solubles a partir de soluciones cidas (medio cido, pH ( 0.5) mediante sulfuro de hidrgeno. Los cationes de este grupo tienen muchas propiedades comunes: capacidad de formar complejos, de precipitar en las reacciones de oxidacin reduccin, etc. Estos elementos debido a su posicin en la tabla de Mendeliev, forman sulfuros que poseen distintas propiedades. Se les puede clasificar en dos subgrupos:

Subgrupo IIA o del cobre: Cu2+, Cd2+, Hg2+, (Pb2+), Bi3+, y otros.

Subgrupo IIB o de las tiosales: As3+ y As5+, Sb3+ y Sb5+, Sn2+ y Sn4+, y otros.

II.OBJETIVOS:

a)Reconocimiento de los cationes del grupo II

b)Conocer las diferentes caractersticas (color, olor, textura, etc.) en sus respectivos precipitados.

c)Familiarizarnos la base prctica del anlisis qumico aplicado a la industria.

d)Aprender a separar de una solucin cada uno de los cationes del segundo grupo.

e)Lograr identificar, por separado, los cationes del segundo grupo; del subgrupo IIA (Hg2+, Pb2+, Bi3+, Cd2+ y Cu2+) y del subgrupo IIB (As3+, As5+, Sb3+, Sb5+ y Sn2+, Sn4+) III. FUNDAMENTO TERICO

GRUPO II A

REACCIONES DEL IN MERCRICO: Hg++1.- Con sulfuro de hidrgeno: Da un precipitado blanco, luego amarillo, castao y finalmente negro de sulfuro mercrico; HgS. En todos los casos, un exceso de sulfuro de hidrgeno da sulfuro mercrico negro. El precipitado blanco inicial; es el clorisulfuro de mercurio Hg3S2Cl2 (o HgCl2.2HgS) que se descompone por el sulfuro de hidrgeno.

3HgCl2 + 2H2S Hg3S2Cl3 + 4HCl

Hg3S2Cl3 + H2S 2HCl + 3HgS

Despus: HgCl2 + H2S 2HCl + 3HgS 2.- Con Solucin de Hidrxido de amonio: Se obtiene un precipitado blanco de cloruro aminomercrico, Hg(NH2)Cl; denominado precipitado blanco, infusible; por que se utiliza sin fundir.

HgCl2 + 2NH4(OH) Hg(NH2)Cl + NH4Cl + 2H2O

REACCIONES DEL IN BISMUTO: Bi+31.- Con sulfuro de hidrgeno: Se obtiene un precipitado pardo de sulfuro de bismuto, Bi2S3; insolubles en cidos diluidos en fro y en solucin de sulfuro de amonio; pero solubles en cido ntrico diluido, en caliente, y en acido clorhdrico concentrado, a ebullicin.

2Bi(NO3)3 + 3H2S Bi2S2 +6HNO32.- Con solucin de hidrgeno de sodio: Se obtiene un precipitado blanco de hidrxido de bismuto, Bi(OH)3; en fro, con exceso de reactivo; soluble en cidos. Por ebullicin se torna amarillo debido a una deshidratacin parcial.

REACCIONES DEL IN CPRICO: Cu+21.- Con sulfuro de hidrgeno: Se obtiene un precipitado negro de sulfuro cprico, CuS en soluciones neutras o de preferencia cida (HCl), el precipitado es soluble en cido ntrico diluido en caliente y en solucin de cianuro de potasio, en el ltimo caso se forma una sal compleja (cuprocianuro de potasio), K3[Cu(CN)4]. El sulfuro cprico es insoluble en cido sulfrico diluido a ebullicin a diferencia del cadmio.

CuSO4 + H2O CuS + H2SO4

2.- Con hidrxido de amonio: Da un precipitado celeste de una sal bsica; soluble en exceso de reactivo con formacin azul intenso que contiene la sal compleja sulfato tetramincprico. [Cu(NH8)4]SO4.REACCIONES DEL IN CADMIO: Cd+21.- Con sulfuro de hidrgeno: Se obtiene un precipitado amarillo de sulfuro de cadmio que en soluciones acidificados con un poco de HCl. El precipitado es soluble en cido ntrico diluido y sulfrico, en caliente; pero es insoluble en solucin de cianuro de potasio. KCN.

CdSO4 + H2S CdS + H2SO4

2.- Con hidrxido de sodio: Se forma un precipitado blanco de hidrxido de cadmio; Cd(OH)3; insoluble en exceso de reactivo.

Cd(SO4 ) + 2NaOH Cd(OH)2 + Na2

GRUPO II B (TIOSALES)

REACCIONES DEL IN ARSNICO: As+31.- Sulfuro de hidrgeno de hidrgeno: Se obtiene un precipitado amarillo de sulfuro arsnico As2S3; en solucin cido (cido clorhdrico). El precipitado es insoluble en cido clorhdrico concentrado caliente.

REACCIONES DEL IN ANTIMONIO: Sb+31.- Con sulfuro de Hidrgeno: En solucin moderadamente cidos se forma un precipitado rojo anaranjado de pentasulfuro de antimonio, Sb2S5. El precipitado es insoluble en solucin de carbonato de amonio; soluble en solucin de sulfuro de amonio formando tioantimonioato y se disuelve tambin en cido clorhdrico concentrado con la formacin del tricloruro de antimonio.

REACCIONES DEL IN ESTAO: Sn2+1.- Con Sulfuro de Hidrgeno: Si forma un precipitado pardo de sulfuro estaoso; SnS en soluciones no demasiado cidas [en presencia de HCl (0,250,3)M es decir pH = 0,6 ]. El precipitado es soluble en cido clorhdrico concentrado; soluble en solucin amarilla de polisulfuro de amonio forman tioestao.

IV. PROCEDIMIENTO:

1.- Se nos proporciona 4 ml de la mezcla.

2.- Corregimos el nivel de acidez agregando NH4(OH) 15N (13 gotas), hasta que el papel tornasol vire de rojo a azul.

3.- Corregimos el nivel de basicidad agregando HCl 6N (15 gotas), hasta que el papel tornasol vire a azul a rosado.

4.- Agregamos Na2S (45 gotas) para que precipiten los cationes del grupo II.

5.- Procedemos a filtrar el precipitado formado.

6.- Agregamos al precipitado una solucin de polisulfuro de amonio (NH4)2Sx7.- Procedemos a vacear el contenido en un tubo de ensayo para ponerlo en Bao Mara (2 minutos)

8.- Teniendo el tubo fro con dicha solucin de todos los cationes procedemos a filtrar para separarlos en 2 partes:a.- Precipitado

b.- Solucina)Precipitado

9.- Lavamos el precipitado con una solucin de cido ntrico (HNO3) para luego deshidratarla.

10.- Procedemos a filtrar el precipitado formado.11.- Luego procedemos a agregarle H2SO4 (15 gotas) al filtrado anterior.

12.- Vertemos a un vaso de precipitado la solucin y procedemos a calentarla hasta observar abundante humo blanco.

13.- Despus de haber deshidratado la solucin agregamos H2O (l) para poder visualizar los coloides que estn dispersos en la solucin.

14.- Luego procedemos a filtrar la solucin.

15.- Alcalinizamos la solucin filtrada con unas gotas (9 gotas) de NH4OH.

16.- Procedemos a filtrar el precipitado formado.17.- Agregamos al precipitado KCN hasta decolorar la solucin.

18.- Agregamos a la solucin (40 gotas) Na2S.

Filtramos la solucin y obtenemos un precipitado amarillo.

b)Solucion19.- Filtramos a acidificar el filtrado obtenido del paso 8 con unas gotas de HCl 6N.

20.- Llevamos la solucin en un vaso de precipitado a la plancha para calentarla ligeramente.21.- Filtramos la solucin.

22.- Lavamos el precipitado con unos mililitros de HCl (12N) en un vaso de precipitado, calentamos y filtramos.23.- Diluimos el filtrado anterior hasta aproximar la concentracin de HCl hasta 2,4 N.24.- Calentamos la solucin diluida.

25.- Agregamos a la solucin caliente Na2S para luego filtrarla.

26.- Tomamos 2ml de la solucin; luego agregamos 2ml de agua para formar la concentracin de la solucin a 1,2 N.

27.- Agregamos Na2S para luego filtrado.

V.CONCLUSIONES

Se debe tener en cuenta que los cationes del grupo II en forma de sulfuros en un medio comn un grupo puede ser soluble y el otro insoluble.

Debido al tiempo corto que tenemos en el laboratorio, debemos venir preparados; ya que este tipo de laboratorios es necesario ser prctico y eficaz durante el laboratorio.

El KCN es un reactivo que permite la identificacin del cobre y el cadmio, siendo observados como complejos, que son ms estables.

Al calentar las soluciones, se permitir que el azufre se elimine como gas, luego de aadirle al precipitado inicial el polisulfuro.

En comparacin con los cationes del grupo I este grupo requiere de una precipitacin selectiva para su reconocimiento particular.

El calor necesario en las distintas operaciones de laboratorio debe darse hasta una observacin particular de formacin o variante de sustancia, no siendo necesario el tiempo, sino que se realice las reacciones. El Cu, Cd, Pb, Bi, por cationes que reaccionan con el Na2S formando sulfuros precipitados en su mayora oscuros.

Los cianuros complejos de cobre, cadmio son inestables, siendo aprovechado esto para la identificacin el Cd en presencia de cu, despus de separar el Bi en forma de hidrxido.VI. RECOMENDACIONES: Debemos tener cuidado al momento de tener poca solucin, ya que podramos agregarle agua destilada para poder tener mayor solucin y poder observarla despus de llevarlo a calentarlo.

Se recomienda colocar el papel filtro de forma de un cono, ya que as previo mojado de las paredes del embudo este se acople a la forma deseada lo cual generara un buen filtrado.

Para la identificacin analtica de los iones en la mezcla se debe proceder sistemticamente para evitar el precipitado prematuro de iones de un grupo no deseado lo cual no hara ms que entorpecer el anlisis. El jefe de laboratorio debera realizar la marcha para el grupo 2 de cationes haciendo uso de cido sulfhdrico. S tomara nota de las diferencias en la experimentacin entre ambos agentes precipitantes.

Debe ponerse especial cuidado en neutralizar las soluciones de la manera ms exacta; as como las gotas para acidificar o alcalinizar las soluciones.

Debe tenerse especial cuidado al percibir que se desprenden vapores de las soluciones; para este laboratorio deberan ponerse en funcionamiento los ventiladores de la parte superior. Usar siempre el papel de tornasol donde se le indique, sino no se podr identificar la basicidad o acidez de la solucin.

El calentamiento se debe de hacer en una plancha y no en un mechero debido a que el calentamiento debe ser lento par evitar que altere las reacciones. Se debe calentar de 3 a 4 minutos, esto se hace ara la eliminacin de lo sulfuros.VII. CUESTIONARIO1.

a) Cmo se separan los cationes del 2 GRUPO?Primero eliminamos los cationes del 1 GRUPO, haciendo precipitar completamente con HCl 6N, luego a la solucin filtrada se le agrega un pedacito de papel tornasol (indicador), se neutraliza aadiendo gota a gota NH4OH 15N. Para obtener una solucin a un PH = 0.5 se agrega HCl 6N tantas gotas como ml. de solucin neutra se tenga. Esto con la finalidad de que los cationes del 2 GRUPO precipitan completamente agregando el reactivo de grupo (Na2S) a un PH = 0.5.

Y si la muestra fuese bsica agregaramos un papel tornasol, si sale azul le agregamos gotas de HCl hasta que el papel tornasol cambie de color a rojo.

Hasta que la solucin sea cida 2. Para que se utiliza el polisulfuro de amonio?Se utiliza como reactivo del Grupo 2, separando los sulfuros en dos subgrupos: los que forman tiosales (de arsnico) y los que no (subgrupo de cobre).3. Escriba las ecuaciones qumicas balanceadas de las reacciones efectuadas: Precipitacin de cationes del grupo II

Pb+2 + H+ + 2Cl- + Na2S(ac) ( 2NaCl(ac) + PbS(s)(Hg+2 + H+ + 2Cl- + Na2S (ac) ( 2NaCl(ac) + HgS(s)(2As+3 + H+ + 6Cl- + 3Na2S (ac) ( 6NaCl(ac) + As2S3(s)(2As+5 + H+ + 10Cl- + 5Na2S (ac) ( 10NaCl(ac) + As2S5(s)(2Bi+3 + H+ + 6Cl- + 3Na2S (ac) ( 6NaCl(ac) + Bi2S3(s)(Cd+2 + H+ + 2Cl- + Na2S (ac) ( 2NaCl(ac) + CdS(s)(Cu+2 + H+ + 2Cl- + Na2S (ac) ( 2NaCl(ac) + CuS(s)(2Sn+2 + H+ + 2Cl- + Na2S (ac) ( 2NaCl(ac) + SnS(s)(Sn+4 + H+ + 4Cl- + 2Na2S (ac) ( 4NaCl(ac) + SnS2(s)(Sb+3 + H+ + 6Cl- + 3Na2S (ac) ( 6NaCl(ac) + Sb2S3(s)(Sb+5 + H+ + 10Cl- + 5Na2S (ac) ( 10NaCl(ac) + Sb2S5(s)( Separacin de los cationes del grupo II en subgrupos

(Pb+2 + Hg+2 + As+3 + As+5 + Bi+3 + Cd+2 + Cu+2 + Sn+2 + Sn+4 + Sb+3 + Sb+5)(ac) + 24 S-2 + NH4+1 + x S-2 + calor ( PbS( + HgS( + CuS( + CdS( + Bi2S3( + AsS5 + Sb2S5 + SnS2 Precipitacin selectiva de cationes del subgrupo IIA

HgS + HNO3(ac) ( HgS( + So + H+ + NO3-Pb(NO3)2(ac) + H2SO4(ac) ( PbSO4( + 2HNO3(ac)

Bi2(SO4)3(ac) + 6H+ + 6(OH)- ( 2Bi(OH)3( + 3H2SO4Cd (NH3)4+2(ac) + Na2S(ac) ( CdS( + 4NH3 + 2Na+1

Precipitacin selectiva de cationes del subgrupo IIB

AsS4-3 + HCl + NH4Sx ( As2S5( + H+ + Cl- + NH4Sx

SbS4-3 + HCl + NH4Sx ( Sb2S5( + H+ + Cl- + NH4Sx

SnS4-2 + HCl + NH4Sx ( SnS2( + H+ + Cl- + NH4Sx

As2S5(s) + HCl ( As2S5( + H+ + Cl-

2SbCl3(ac) + 5Na2S(ac) ( Sb2S5( + 10Na+ + 6Cl-

SnCl4(ac) + 2Na2S(ac) ( SnS2( + 4NaCl(ac)

4. Haga un diagrama esquemtico, indicando la separacin e identificacin de los cationes del 2 GRUPO.

5.

a) Qu compuesto nos permiti identificar al Pb+2(ac)?

Una vez obtenida la solucin de nitratos (plomo, cobre, bismuto y cadmio) agregamos cido sulfrico H2SO4 lo que permite identificar al Plomo, por la formacin de precipitado blanco (casi slida como pequeos puntitos en la solucin cristalina) de sulfato de Plomo (PbSO4).b) Qu compuesto nos permiti identificar al Bi+2(ac)?

Del paso anterior hemos obtenido sulfatos, entre ellos del Bi+2, luego para que precipite esta solucin echamos NH4OH 15N, formndose el Bi(OH)3. c) Qu diferencias hay entre los dos precipitados?

Lo que se puede apreciar en el laboratorio es que el plomo se presenta como pequeos masas distribuidas en la solucin en cambio la solucin de hidrxido de bismuto parece un coloide blanco lechoso.6. El Hg2Br2, bromuro mercurioso tiene un Kps (cte. del producto de solubilidad), igual a 1.3x10-21. Calcule la concentracin de las especies inicas en cg. /dl. Hg2Br2 ( (Hg2)+2 + 2Br -1 S 2S

*4S3 = 1.3x10-21 S = 6.87x10-8mol/l

*M (Hg) = 200.6, M (Br) =80Luego:

[(Hg2)+2] = S =

[Br -1] = 2S = 7. Calcular como varia la solubilidad del AgCl, cloruro de plata, en una solucin 0.025N de KCl, cloruro de potasio, con respecto al agua pura?

Kps(AgCl) = 1.78x10-10[Ag+1] = x, [Ag-1] = x + 0.025M.Kps(AgCl) = 1.78x10-10 = x( x + 0.025) x 7.12x10-9mol/l

La solubilidad de AgCl en el agua pura:AgCl ( Ag+1 + Cl-1 S S

S =

Luego a la presencia de 0.025M. de KCl, debe disminuir la solubilidad de AgCl, aproximadamente a que es igual a 1868 veces.VIII. BIBLIOGRAFA QUMICA ANALTICA-CUALITATIVA, Vogel, Arthur

SEMICROANLISIS QUMICO CUALITATIVO V. N. Alexeiev

INTERNET(WIKIPEDIA, RINCON DEL VAGO)

[Cu(CN)4]-3

CdS

SnS2

[Cu(NH3)2]SO4,[Cd(NH3)2]SO4

Sb2S5

SnCl4

Bi(OH)3

PbSO4 44

As2S5

SbCl3, SnCl4

Bi3+, Cu2+, Cd2+

HgS

Pb(NO3), Bi(NO3)3, Cu(NO3)2. Cd(NO3)2

As2S5, Sb2S5, Sb2S3, SnS2, S

HgS, PbS, Bi2S2, CdS, CuS

(NH4)3AsS, (NH4)3SbS4, (NH4)2SnS2

CATIONES DEL GRUPO II (NITRATOS)

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