5. PRCTICA 4. APLICACIN DEL PRINCIPIO DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD AL ANLISIS CUALITITATIVO 5.1 OBJETIVOS - Describir los aspectos generales del anlisis cualitativo - Describir el procedimiento para separar los iones del grupo I o de la plata - Identificar los iones presentes en la muestra 5.2 ASPECTOS TERICOS Mediante el anlisis cualititativo se determinan las sustancias que se encuentran en una mezcla pero no sus cantidades. Si el anlisis tiene por objeto la identificacin de los cationes presentes en una muestra, se denomina anlisis cualitativo de cationes. El anlisis cualitativo no tiene hoy en da la importancia que tuvo en el pasado, porque actualmente la mayor parte de los anlisis cualtitativos y cuantitivos se hacen con instrumentos. La importancia que presenta hoy en da el anlisis cualitativo reside en las ilustraciones que proporcionan los equilibrios de precipitacin y disolucin, equilibrios cido-base y equilibrios de reduccin-oxidacin. En el anlisis cualitativo de los iones metlicos se realizan ciertas operaciones en un orden especfico. Se prepara una solucin de la muestra. Los grupos se precipitan uno por uno. Los precipitados de cada grupo se filtran o centrifugan, se lavan y se analizan por cada posible metal que pudiera estar presente. Al buscar la presencia o ausencia de metales o iones metlicos (cationes), se aplican los siguientes pasos: 1. Todos los metales o las sales se convierten en sales que sean solubles en agua o en cido ntrico diluido. 2. A una solucin de estas sales en cido ntrico diluido se agrega una solucin de cido clorhdrico para precipitar todos los cationes cuyos cloruros sean insolubles. Estos iones se llaman del Grupo I o iones del grupo de la plata. Los iones precipitados se separan y se analizan posteriormente los iones individuales. 3. A la disolucin resultante del Grupo I se agrega H2S para precipitar todos los iones cuyos sulfuros sean insolubles en cido diluido. Estos iones se llaman del Grupo II. El precipitado se separa y se analizan posteriormente los iones individuales. 4. La solucin que queda despus de precipitar el Grupo II se vuelve alcalina con amonaco, y se agrega H2S para precipitar los hidrxidos y sulfuros que sean insolubles en solucin bsica. Estos iones se llaman del Grupo III. Este precipitado tambin se trata despus para separar y analizar cada ion. QUMICA GENERAL II. LABORATORIO Carmen Pinzn Torres

5. A la solucin resultante de la precipitacin del Grupo III se aaden iones carbonato para precipitar los carbonatos del Grupo IV. Este precipitado tambin se trata despus para separar y analizar cada ion del grupo. 6. La solucin remanente puede contener solamente iones tales como Na+, K+, Mg+2 y NH4+, que conforman el Grupo V, los cuales forman sales poco insolubles. Estos iones se analizan individualmente. 5.3 ASPECTOS TERICOS POR CONSULTAR i- Muestre en una tabla la conformacin de los cinco grupos de cationes, el agente precipitante, el producto de escasa solubilidad formado y el kPs para cada uno de ellos. ii5.4 MATERIALES 1 vaso de precipitados de 250 mL, 1 vaso de precipitados de 100 mL, 1 gotero, tubos de centrfuga, mechero, soporte universal, aro, 1 pinza para tubo de ensayo, pinza para tubo de ensayo, 5.5 REACTIVOS Solucin de HCl 6 M, solucin de K2CrO4 0.5M, solucin de H2SO4 9M, solucin de acetato de amonio CH3COONH4 3M, solucin de amonaco concentrado. 5.6 EQUIPOS Centrfuga. 5.7 PROCEDIMIENTO 5.7.1 Precipitacin del grupo I. Empleando un gotero, poner 5 gotas de la solucin de la muestra en un tubo de ensayo. Agregar 15 gotas de agua destilada y 2 gotas de solucin de HCl 6 M. Agitar y centrifugar. Los tubos de ensayo se deben sacar con cuidado de la centrfuga, para que el precipitado no se levante. Se deja escurrir 1 gota de HCl 6M por la pared del tubo de ensayo que contiene el precipitado. Si la solucin sobre el precipitado queda clara, o casi clara, todos los iones del Grupo I precipitaron completamente. Si se forma ms precipitado, significa que la cantidad de agente precipitante fue insuficiente. En tal caso, se agita, se centrifuga y se agrega otra gota de HCl 6M, repitiendo todas las operaciones hasta que con la adicin de ms HCl ya no se forme precipitado alguno. Se enfra, dejando correr agua por el exterior del tubo y se decanta la solucin clara que queda sobre el precipitado; la decantacin consiste en separar la solucin clara por medio de un gotero con punta adelgazada; la solucin se puede desechar si se sabe que no contiene ms iones. El precipitado puede contener PbCI2, AgCl, Hg2Cl2, o cualquier posible combinacin de los tres. 5.7.2 Separacin del PbCl2 de los precipitados de AgCl y Hg2Cl2. Esta separacin aprovecha el hecho de que el PbCl2 es mucho ms soluble en agua caliente que el AgCl y el Hg2Cl2. QUMICA GENERAL II. LABORATORIO Carmen Pinzn Torres

Al precipitado que queda en el tubo de ensayo del numeral 5.7.1 se agrega 1 mL de agua destilada. Se calienta el tubo de ensayo por 2 minutos en un bao de agua caliente contenido en un vaso de precipitados, lleno hasta su mitad con agua llevada a ebullicin. Se saca rpidamente del bao de agua el tubo caliente y se centrfuga por 2 min a 15000 rpm. La solucin se guarda para el ensayo del plomo de acuerdo con el numeral 5.7.3. El precipitado se conserva para el numeral 5.7.4. 5.7.3 Ensayo para el plomo. Se ponen 5 gotas de la solucin del numeral 5.7.2 en otro tubo de ensayo. Se agregan 10 gotas de agua destilada y 2 gotas de solucin 0.5M de K2CrO4. Si se forma un precipitado amarillo, es indicio de que el plomo puede estar presente en la muestra. Puesto que los cromatos de la mayora de los metales son insolubles y casi todos son amarillos, esta prueba no es concluyente. Para tener la certeza de la presencia -o ausencia- del plomo, se aaden 6 gotas de H2SO4 9M a la solucin remanente del numeral 5.7.2. La formacin de un precipitado blanco granuloso de sulfato de plomo, es evidencia de que el plomo est presente. Se puede comprobar que este precipitado es sulfato de plomo por centrifugacin, decantacin, adicin de solucin 3M de acetato de amonio al precipitado y calentamiento en bao de agua. Si el precipitado no se disuelve completamente, se decanta la solucin clara. Se aaden 3 gotas de solucin 0.5M de K2CrO4 al decantado claro. La formacin de un precipitado amarillo (PbCrO4) confirma la presencia del plomo en la muestra. 5.7. 4 Separacin del AgCl y Hg2Cl2 y ensayo de la presencia del mercurio mercurioso. El AgCl se separa del Hg2Cl2, disolvindolo en solucin de amonaco para formar Ag(NH3)2+, soluble, el cual es un ion complejo. Al mismo tiempo, el cloruro mercurioso reacciona con el NH3 para formar partculas muy pequeas de Hg (que se ven negras) y de Hg (NH2)Cl (blancas). El color negro predomina, as que el precipitado se ve de color gris muy oscuro o negro. Esta reaccin del cloruro mercurioso con el amonaco se conoce como una "reaccin de autooxidacin", debido a que el Hg2+2 se reduce y oxida a s mismo, produciendo el Hg metlico y el cloruro amido mercrico. El precipitado del numeral 5.7. 2 se lava 2 veces agitndolo en 1 mL de agua destilada caliente, centrifugando ambas veces y descartando la solucin. Este procedimiento separa, por lavado al cloruro de plomo del precipitado, para que la adicin de la solucin de amonaco no produzca Pb(OH)2 o Pb(OH)Cl (ambos blancos), los cuales podran encubrir el color negro del mercurio. Al precipitado lavado se aaden 5 gotas de agua destilada y un volumen igual de solucin concentrada de amonaco. Se agita, se centrfuga y se decanta la solucin en un vaso pequeo de precipitados. La solucin se conserva para el ensayo de plata, de acuerdo con el numeral 5.7.5. Si en el tubo de ensayo del tratamiento con amonaco queda un precipitado gris oscuro o negro, sto es prueba de la presencia de iones mercuriosos en la muestra. Un precipitado blanco QUMICA GENERAL II. LABORATORIO Carmen Pinzn Torres

o la ausencia total de precipitado es indicacin de que en la muestra no haba iones mercuriosos. 5.7.5 Ensayo para la plata. La solucin del numeral 5.7.4 puede contener Ag(NH3)2+ y Cl-, junto con una cantidad relativamente grande de amonaco. Dicha solucin se coloca en un vaso de precipitados. A la solucin del vaso se agrega cido ntrico 3M, escurrindolo lentamente hacia abajo por las paredes del vaso y con agitacin constante para evitar las salpicaduras hasta que la solucin se vuelva cida, comprobando con papel tornasol. Tenga cuidado al agregar el cido porque la reaccin de neutralizacin genera gran cantidad de calor. Si se forma un precipitado blanco, ste es AgCl, lo cual prueba que haba plata en la muestra. Si no se forma precipitado alguno, sto indica la ausencia de la plata. El precipitado se formar primero en el punto de contacto del cido con la solucin y luego se redisolver en el resto de la solucin de amonaco. Por consiguiente, es necesario continuar con la adicin de cido y la agitacin, hasta que la prueba con papel tornasol demuestre que toda la solucin est cida. 5.8 PREGUNTAS 1. Escribir las ecuaciones para las reacciones del numeral 5.7.1. 2. Escribir las ecuaciones para la reaccin del numeral 5.7.2. 3. Escribir las ecuaciones para las reacciones del numeral 5.7.3. 4. Escribir las ecuaciones para las reacciones del numeral 5.7.4. 5. Escribir las ecuaciones para las reacciones del numeral 5.7.5. 5. Despus de agregar 0.1 mL del agente precipitante (solucin 6M de HCl) en el numeral 5.7.1, el volumen es de 1.1 mL. Calcular las concentraciones de iones cloruro y H3O+, de no haber formacin de precipitado alguno. 6. Qu concentracin de Ag+ y Pb+2, saturara justamente la solucin con AgCl y PbCl2, respectivamente? La Kps para el AgCl es 1.2x10-10. La Kps para el PbCl2 es 1x10-4. Suponer que no hay formacin alguna de iones complejos, tales como AgCl2- o PbCl4 -2. 7. 5.8 BIBLIOGRAFA Chang, A. Qumica. A. 7 edicin. Captulo 16. McGraw-Hill. 2002. Petrucci, Harwood y Herring, .Qumica General. Octava Edicin. Captulo 19. McGraw-Hill. 2003.

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6. PRCTICA 5: DETERMINACION DEL CONTENIDO DE CALCIO EN UNA MUESTRA DE CARBONATO DE CALCIO MEDIANTE VOLUMETRIA REDOX CON PERMANGANATO DE POTASIO 5.1 OBJETIVOS i) Preparar una solucin patrn de KMnO4 aproximadamente 0.02 M y valorarla para hallar su concentracin exacta. ii) Determinar la cantidad de calcio en una muestra de carbonato de calcio expresada como porcentaje de CaCO3 5.2 ASPECTOS TERICOS 5.2.1 Volumetras redox Las volumetras redox o de oxidacin - reduccin, se relacionan con la titulacin de un agente oxidante con una solucin estndar de un agente reductor, o la titulacin de un agente reductor con una solucin estndar de un agente oxidante. Las volumetras redox abarcan la mayor parte del anlisis volumtrico, por cuanto un gran nmero de sustancias son susceptibles de oxidarse o reducirse. El punto final de una titulacin redox puede determinarse mediante el cambio de color de un indicador o utilizando un potencimetro y electrodos adecuados. 5.2.2 Volumetras redox con KMnO4 El KMnO4 es el agente oxidante ms empleado en el anlisis volumtrico por ser un agente oxidante fuerte que permite determinar la mayor parte de las sustancias reductoras y porque acta como solucin tipo y como indicador; la primera gota en exceso comunica color rosado a la solucin que se valora. Las oxidaciones con KMnO4 se caracterizan por ser rpidas en medio cido, exceptuando la reaccin con cido oxlico H2C2O4, que requiere temperatura. El KMnO4 no es un estndar primario; se consigue en un alto grado de pureza, pero sus soluciones acuosas no son estables; por su alto poder oxidante reacciona con pequeas cantidades de materia orgnica contenidas inclusive en el agua destilada, reducindose a MnO2; el MnO2 formado cataliza la descomposicin de mayor cantidad de KMnO4. La luz tambin afecta las soluciones de permanganato de potasio; por esta razn las soluciones valoradas deben almacenarse en recipientes mbar y en la oscuridad. Para preparar una solucin estable de KMnO4 es necesario eliminar las sustancias oxidables, principalmente el MnO2. Esto se logra hirviendo la solucin, enfriando y separando el dixido de manganeso, MnO2.

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La solucin de permanganato de potasio se valora con un reductor tipo primario; el ms empleado es el oxalato de sodio Na2C2O4 en presencia de H2SO4. Las reacciones que ocurren son: MnO4- + 8H+ + 5e- Mn+2 + 4H2O C2O4= 2CO2 + 2eLas reacciones son muy lentas a temperatura ambiente, pero prcticamente instantneas a la temperatura de 55 - 60 C. 5.2.3 Determinacin de calcio por valoracin con KMnO4 La muestra se disuelve y se trata con un exceso de oxalato de amonio para precipitar el calcio como oxalato de calcio. El precipitado se separa por filtracin, se lava, se disuelve con H2SO4 y se valora con una solucin patrn de KMnO4. Las reacciones que ocurren son: Precipitacin: Ca+2 + C2O4 CaC2O4 Disolucin: Valoracin: CaC2O4 + 2H+ H2C2O4 + Ca+2 C2O4= 2CO2 + 2eMnO4- + 8H+ + 5e- Mn+2 + 4H2O

Como el calcio y el magnesio generalmente se presentan juntos, para determinar slo calcio, es necesario regular el pH con una solucin buffer de NH3-NH4Cl. El NH3- NH4Cl se origina en el proceso de precipitacin de oxalato de calcio, segn la reaccin: CaCl2 + (NH4)2C2O4 CaC2O4 + 2NH4Cl El Br2 se adiciona con el objeto de oxidar el hierro Fe+2 presente en la caliza. 5.3 ASPECTOS TERICOS POR CONSULTAR

Escriba la reaccin neta balanceada que ocurre en la valoracin del KMnO4 con oxalato de sodio. Para la reaccin indicada anterior indique el nodo, el ctodo y calcule el E de la celda.

5.4 MATERIALES

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1 vaso de precipitados de 250 mL, 1 probeta de 250 mL, 1 probeta de 50 mL, papel de filtro cuantitativo Watman 42 o Schleicher y Schuell 589 banda azul, 1 erlenmeyer de 500 mL de boca ancha, 1 termmetro, 1 pipeta de 10mL, 1 mechero, 1 malla, 1 soporte, 1 aro, 1 embudo buchner, 1 vidrio de reloj, 1 frasco lavador , 1 pipeteador, 1 botella mbar de 2.5 L, lana de vidrio, 1 embudo de vidrio, 2 erlenmeyer de 250 mL, 1 bureta de 25mL. 5.5 REACTIVOS HCl concentrado, agua saturada de bromo, oxalato de amonio al 6% (P/V), NH3 concentrado, solucin de KMnO4 (la solucin de KMnO4 debe prepararse con anterioridad a la prctica), oxalato de sodio (mantenido en estufa durante una hora a 105C y enfriado en un desecador), H2SO4 0,2 M, H2SO4 concentrado, muestras de carbonato de calcio (mantenidas en estufa a 105C). 5.6 EQUIPOS Balanza analtica, pehachmetro, bomba de vaco, mechero, cabina de extraccin de gases.

5.7 PROCEDIMIENTO 5.7.1 Preparacin de KMnO4 aproximadamente 0.02 M Pese en un vidrio de reloj 3.16 g de KMnO4 y disulvalos en unos 100mL de agua destilada contenida en un vaso de 250 mL; lleve a ebullicin y deje hervir suavemente por una hora; filtre a travs de lana de vidrio; diluya a 1 L y almacene en la oscuridad en botella mbar. 5.7.2 Valoracin de la solucin de KMnO4 Pese con aproximacin a la dcima de mg, 0,134 g de oxalato de sodio y depostelos en un erlenmeyer de 250 mL que contenga 100 mL de agua destilada y 5 mL de H2SO4 concentrado. Caliente hasta 60-80C y titule inmediatamente con la solucin de KMnO4 hasta que una gota produzca color rosado que persista por lo menos 30 segundos. Calcule la molaridad del KMnO4. 5.7.3 Determinacin de calcio en una muestra de carbonato de calcio Pese en un vidrio de reloj con aproximacin a la dcima de mg, 0.125 g de una muestra de carbonato de calcio anhidra y colquela en un vaso de 250 mL; aada 10 mL de agua destilada y 10 mL de HCl concentrado, adicionados lentamente con el objeto de evitar salpicaduras. Adicione cinco gotas de agua saturada de bromo; hierva suavemente durante cinco minutos para eliminar el exceso de bromo; diluya hasta 50 mL y aada lentamente y con agitacin continua, 100 mL de oxalato de amonio al 6%; ebulla durante tres minutos, agitando el contenido QUMICA GENERAL II. LABORATORIO Carmen Pinzn Torres

permanentemente. Adicione NH3 concentrado a una velocidad de una gota cada tres segundos, hasta que el pH de la solucin est entre 4.5-5.5. Deje reposar la solucin durante 5 minutos; mientras tanto, prepare el equipo para efectuar filtracin al vaco. Filtre la solucin y lave el precipitado con 100 mL de agua destilada; saque el precipitado del papel de filtro y trasldelo cuantitativamente con la ayuda de 200 mL de H2SO4 0.2 M a un erlenmeyer de 500 mL. Caliente la solucin a 60-80C y valore con la solucin de KMnO4 normalizada, hasta que una gota de permanganato produzca color rosado que persista por lo menos 30 segundos. Calcule el contenido de calcio en la muestra de carbonato, expresando los resultados como porcentajes de CaO y CaCO3. 5.8 PREGUNTAS Y CLCULOS i) Llene la siguiente tabla y calcule la molaridad de la disolucin de KMnO4. Adjunte los clculos respectivos. TABLA DE DATOS INFORMACIO REQUERIDA Peso de oxalato de sodio (g) Volumen de KMnO4 (mL) Molaridad del KMnO4 (promedio) ii) Tabule los datos de la molaridad del KMnO4 obtenidos por cada uno de los grupos y analice mediante la desviacin estndar la precisin de ellos. iii) Llene la siguiente tabla y determine la cantidad de calcio y carbonato de calcio en la muestra de carbonato de calcio. Adjunte los clculos respectivos. TABLA DE DATOS Peso de la muestra de CaCO3 (g) Molaridad de la disolucin de KMnO4 Volumen de KMnO4 gastado en la titulacin (mL) % Ca en la muestra % CaCO3 en la muest5ra iv) Tabule los datos de % CaCO3 obtenidos por cada uno de los grupos y analice mediante la desviacin estndar la precisin de ellos. ENSAYO 1 ENSAYO 2

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v) Halle el potencial terico de pila para la reaccin del KMnO4 con el oxalato de sodio en medio cido.

5.9 BIBLIOGRAFA. Chang, A. Qumica. A. 7 edicin. Captulo 1. McGraw-Hill. 2002. Petrucci, Harwood y Herring, .Qumica General. Octava Edicin, McGrawHill. 2003. Skoog, D, West, D, Holler, J y Crouch, S. Qumica Analtica. 7Ed. Apndice 6 .Mc Graw Hill. Mxico.2001.

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