UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA 2015-II

FACULTAD DE INGENIERA DE PETRLEO, GAS NATURAL Y PETROQUMICA

GUIA DE LABORATORIO N4MARCHA ANALITICA DE CATIONES DEL GRUPO CUARTO Y GRUPO QUINTO:

Ba2+, Sr2+ ,Ca2+ Mg2+, Na+ ,K+,NH4+

Alumnos: AVILA ACOSTA, CARLOS BRYAN.(GRUPO IV) CONDORI PACO, MARCOS JHAYR. (GRUPO V)

Profesor: Lic. MINAYA AMES, CARLOS ENRIQUE.

Fecha de entrega: 30 DE NOVIEMBRE DEL 2015.

LIMA, PER.

SEPARACION DE CATIONES GRUPO IV Y V.

MATERIALES

01 piceta de 500 ml.03 pipeta graduada de 5 ml.01 mechero bunsen.01 vaso de precipitado de 150 ml.02 capsula de evaporacin.01 alambre de nicrom.01 bagueta.01 rejilla de asbesto.01 trpode.

REACTIVOS.Muestra 1(solucin)Todo llevado a una fiola de 250 ml.

Nitrato de Calcio Tetrahidratado(58.9 g/L)Nitrato de Estroncio (24.2 g/L)Nitrato de Bario (19.0 g/L)

Nitrato de Sodio (37.0 g/L)Muestra 2(solucin)Todo llevado a una fiola de 250 ml.

Nitrato de Amonio (44.5 g/L)Nitrato de Magnesio (105.5 g/L)Nitrato de Potasio (26.0 g/L)

GOTEROS.

Hidrxido de Sodio diluido.Cromato Potsico.cido Clorhdrico concentrado.100 ml EtanolOxalato Amnicocido Actico.Cloruro Amnico Solido.Ferrocianuro de Potasio 0.5 MSulfato Amnico.Fosfato Acido de Sodio. (Na2HPO4)Amoniaco diluido.Magnesn.cido Ntrico Concentrado.Cobaltinitrito Sdico Solido.Acetato de Uranilo y Magnesio.Reactivo Nessler.Cloruro de Mercurio II.

Cationes Cuarto Grupo:Objetivo.Separar e identificar los cationes del grupo IV (Ba2+, Sr2+, Ca2+).

Fundamento analtico.Separados ya los cationes de los grupos anteriores queda una disolucin con los cationes alcalinotrreos alcalinos. De stos, slo los elementos alcalinotrreos pueden precipitar al estado de carbonatos con el carbonato amnico, en medio amoniacal, por lo que as pueden separarse del grupo quinto.En ausencia de sales amnicos tambin precipitara aqu parte del Mg2+, precipitacin que puede ser total en presencia de alcohol; alguna marcha aprovecha esta propiedad e incluye el Mg2+ en este grupo.El catin NH4+, en virtud de la reaccin:NH4+ + CO2-3 NH3 + HCO-3Disminuye la concentracin de CO3-2 hasta tal punto que no se alcanza el producto de solubilidad del MgCO3 y queda este catin en la solucin. Es natural que un exceso de sal amnica tambin pueda perjudicar la completa precipitacin del grupo cuarto; aun cuando los productos de solubilidad de los carbonatos magnsico y de los alcalinotrreos, sean del orden de 10-5 y 10-9, respectivamente. Como el lquido problema, al llegar a este punto, puede estar saturado de sales amnicas, debe concentrarse para que el exceso perjudicial precipite; eliminar el precipitado y diluir al volumen original, para que el lquido quede con la concentracin de NH4+ conveniente y se evite la precipitacin del Mg2+.A pesar de operar de acuerdo con estas previsiones tericas, casi siempre hay que tener en cuenta una coprecipitacin parcial del Mg2+, sobre todo si el precipitado de carbonatos es abundante, y, adems, una disolucin de pequeas cantidades de elementos del grupo cuarto, particularmente de Ba2+.Dada la semejanza del comportamiento qumico de los elementos de este grupo cuarto (se encuentran juntos en la misma columna del Sistema Peridico), se deduce la dificultad de lograr una separacin perfecta de los tres cationes y el gran nmero de esquemas propuestos para ello. Estos esquemas se fundamentan casi siempre en las diferencias en la solubilidad de las distintas sales. Creemos, sin embargo, que la verdadera dificultad en el anlisis de estos cationes se encuentra en evitar las prdidas de los mismos en el transcurso del anlisis sistemtico, prdidas casi inevitables debidas, principalmente, a carbonatacin o sulfatacin de reactivos o del lquido problema y a fenmenos de adsorcin. Por ello, exponemos al final del grupo una marcha en la que se precipitan estos cationes al estado de sulfatos antes de empezar el grupo segundo.

Etapas del anlisis: 1.-Precipitacin y separacin de los cationes de este grupo al estado de carbonatos.2.-Separacin de Ca2+ del Sr2+ y Ba2+ por disolucin del carbonato clcico en cido ntrico concentrado.3.-Disolucin del residuo insoluble en ntrico y separacin e identificacin del Ba2+ al estado de cromato.4.-Identificacin del Sr2+ en el lquido procedente de separar el BaCrO4.5.-Identificacin del Ca2+ en la solucin ntrica de la etapa 2.

Proceso experimentalIdentificacin del bario.1A la solucin se aaden gotas de NaOH diluido hasta reaccin alcalina ligera, y luego cido actico hasta que quede nuevamente cido. Se aaden ahora cuatro gotas de cromato potsico. Si se forma precipitado, se aaden unas gotas ms de cromato, se hierve y se centrifuga.-El precipitado ser amarillo de BaCrO4. Se recoge en una capsulita, donde se evapora casi a sequedad. Con un hilo de platino bien limpio se toma un poco de lquido y se observa si comunica color verde plido a la llama.Identificacin del estroncio.2 Al filtrado anterior, que debe ser de color amarillo rojizo, aadiendo ms cromato en caso negativo, se aaden gotas de amonaco hasta viraje al color amarillo claro despus de agitar. Agitar, calentar ligeramente y dejar reposar unos instantes-Precipitado amarillo indicar la presencia de estroncio, que deber confirmarse disolviendo en HCl y observando si comunica color rojo carmn a la llama.Identificacin de calcio.3 La solucin ntrica obtenida en la primera etapa se evapora casi a sequedad para expulsar el exceso de ntrico.-Al resto se aade un poco de cloruro amnico slido y cinco gotas de ferrocianuro potsico 0.5M, calentando suavemente. Precipitado blanco cristalino, indica calcio.

Cationes Grupo Quinto:Objetivos: Reconocer e identificar los cationes del grupo quinto: Cationes: Mg2+, Na+, K+, NH4+ (incoloros). Analizar y predecir las reacciones que suceden en cada paso del experimento para su posterior presentacin.FUNDAMENTO ANALTICOAl llegar a este punto, el lquido problema contiene abundancia de sales amnicas adicionadas en el transcurso del anlisis de los grupos anteriores. Por esta razn, aun cuando el Catin NH4+ se incluye en este subgrupo por no precipitar con los reactivos de los grupos precedentes, su reconocimiento debe hacerse directamente del problema, provocando su eliminacin en forma de NH3 por la accin de un lcali fuerte.Tambin puede contener el problema, en este grupo, pequeas cantidades de alcalinotrreos, debido a la pequea solubilidad de su carbonatos en NH4Cl y particularmente, si se ha seguido el procedimiento de separacin como sulfatos. Estas pequeas cantidades pueden interferir en el ensayo de la llama de los alcalinos y la precipitacin del Mg2+ como fosfato, por lo que previamente deben eliminarse pos adicin de gotas de (NH4)2SO4 y (NH4)2C2O4.|El Mg2+ se identifica precipitndole al estado de MgNH4PO4, teniendo en cuenta las dificultades de esta precipitacin, por la tendencia a formar soluciones sobresaturadas, y comprobando siempre el Mg en el precipitado, ya que este puede ser debido a otros cationes alcalinotrreos o al Al3+, o a Mn2+ ,que hayan pasado hasta aqu. Esta comprobacin se lleva a efecto con los reactivos magnesn y amarillo de titanio, previa disolucin del presunto precipitado de Mg2+ en HCl diluido. Dado que estos reactivos son extremadamente sensibles y que, si no se tiene mucha prctica, no permiten distinguir entre indicios y cantidades apreciables del catin, es mejor precipitar primero el Mg2+ como fosfato y utilizar los reactivos orgnicos como mera identificacin del precipitado. La pequea cantidad de sal amnica procedente de la disolucin del fosfato, no interfiere las reacciones citadas.Para la identificacin del K+ estorban las sales amnicas, por lo que es necesario eliminarlas por calcinacin cuidadosa. En la disolucin acuosa del residuo de calcinacin, se reconocen K+ con cobaltinitrito, y Na+ con acetato de uranilo y magnesio.

IDENTIFICACIONES DESPUS DEL GRUPO CUARTO:Comprende las siguientes etapas:1. Identificacin del magnesio.2. Identificacin del potasio.3. Identificacin del sodio.4. Identificacin del NH4+ directamente del problema.

PROCEDIMIENTO:Identificacin del magnesio.1.- Tomamos 5ml del lquido problema en un tubito de ensayo y aadimos dos gotas de sulfato amnico, otras dos de oxalato amnico y se concentra por ebullicin hasta unos 2 ml. Si aparece algn precipitado se separa por centrifugacin. Se toma la mitad del lquido claro, se aaden cuatro gotas de Na2HPO4 y NH3 diluido hasta ligero olor persistente. Se agita fuertemente y se deja reposar unos minutos, agitando con frecuencia. -la formacin de un precipitado blanco cristalino, indica magnesio.Identificacin del potasio.3.- El residuo de evaporacin se disuelve en 1ml de agua, centrifugando, en caso necesario. A medio ml de la solucin clara se aaden gotas de cido actico hasta acidez y una pizca de cobaltinitrito sdico slido, se agita, se calienta suavemente y se deja reposar unos minutos. -un precipitado amarillo cristalino de K2Na[Co(NO2)6] confirma el potasio.Identificacin del sodio.4.- Al medio ml restante se aade otro del reactivo del sodio (acetato de uranilo y magnesio); se agita y se deja reposar. -Precipitado amarillo que tarda algn tiempo en aparecer, indica sodio.Identificacin del amonio.5.- A 1ml del problema original se aade NaOH hasta que se obtenga una reaccin fuertemente alcalina. Se calienta suavemente, con precaucin. Si existe amonio, se desprender amonaco, que se identifica: a) por su olor) porque azulea un papel indicador de pH hmedo, expuesto a los vapores que salen del tubo; c) porque ennegrece un papel impregnado en nitrato mercurioso; d) porque da humos blancos al aproximar a la boca del tubo una varilla que lleva pendiente una gota de HCl concentrado, y e) porque enrojece un gota del reactivo Nessler.-en este caso identificaremos el amonio por su caracterstico olor desagradable.REACCIONESGrupo 4Identificacin de Bario:

CO3-2 + Ba+2------------------BaCO3

BaCO3 + K2CrO4------------------BaCrO4

BaCrO4 + HNO3 + H2SO4------------------BaSO4

Identificacin para el Estroncio:

CO3-2 + Sr+2------------------SrCO3

SrCO3 + 2HCl------------------Sr+2 + CO2

Sr+2 + 2 NO3-------------------Sr (NO3)2

Sr (NO3)2 + K2CrO4------------------ SrCrO4

Identificacin para el Calcio:

CO3-2 + Ca+2------------------CaCO3

CaCO3 + C2O4-2------------------ CaC2O4

REACCIONESGrupo 5Identificacin del magnesio.

Mg+2 + NH4OH + HPO4-2------------------MgNH4P04(blanco)+H2O

MgNH4PO4 + H+ ------------------Mg+2 + NH4+ + HP04-2

Mg+2 + 20H- ------------------Mg(OH)2 (azul)

Identificacin del potasio.

2K+ + Na+ + Co(N02)6-3---------------------K2Na[Co(No2)6] (Amarillo)

Identificacin del sodio.

Na+ + Mg+2 + 3UO2+2+ 9Ac + 6H2O---------------NaMg(UO2)3Ac.(Amarillo) + 6H2O

Identificacin del NH4+.

NH4+ + NaOH ---------------------- Na+ + H2O + NH3(olor desagradable)