Marcha Analtica de Separacin de Cationes del Tercer Grupo1. Objetivos

Instruir al alumno el procedimiento sistemtico a seguir en el laboratorio para la separacin analtica de cationes del tercer grupo, partiendo de una muestra que solo contiene dichos cationes.

2. Fundamento tericoLos cationes del Grupo III (Fe3+, Mn2+, Al3+, Cr3+, Ni2+, Co3+, Zn2+) forman sulfuros o hidrxidos insolubles en soluciones bsicas. Estos cationes, a diferencia de los del Segundo Grupo, no son solubles en soluciones cidas, criterio suficiente para clasificarlos en diferentes grupos de la marcha analtica.Este grupo se subdivide en dos subgrupos: Subgrupo del aluminio (Fe3+, Mn2+, Al3+ y Cr3+) y subgrupo del nquel (Ni2+, Co3+ y Zn2+). Esta subdivisin se hace debido a que, en una disolucin alcalina bufferizada, precipitan los cationes del subgrupo del aluminio como hidrxidos, mientras que la fase lquida restante consta de complejos amoniacales que se forman por la adicin de NH3(ac), siendo estos solubles y con una coloracin, en conjunto, rojo plido.El agua de bromo es necesario para eliminar el S formado en exceso proveniente de la separacin de cationes en grupos (si es que se aade exceso de tioacetamida), pero si la solucin contiene solamente cationes del grupo III no es necesario agregar dicho reactivo. La reaccin de formacin de S, previa descomposicin de CH3CSNH2 (precursor del H2S), es:

El H2S se forma por el calentamiento de la tioacetamida.

Supongamos que se omite la adicin de agua de bromo, al dejar de lado este paso del procedimiento en el momento del calentamiento se formaran los hidrxidos insolubles del subgrupo del aluminio antes mencionado, pero tambin aparecera un precipitado de color negro indicando la reaccin del H2S con alguno de los cationes del subgrupo del nquel, no logrando as la separacin en subgrupos, he ah la importancia del agua de bromo.Se agrega NaOH (base fuerte) y H2O2 al precipitado. El Al3+ se transforma en el hidroxocomplejo Al(OH)4- que se forma por un exceso de iones OH- provenientes del NaOH.

El H2O2, que es un agente oxidante, oxida al in Cr3+ en CrO42- .

Estas dos especies formadas son solubles en agua, mientras que los precipitados de Fe(OH)3 y Mn(OH)2 se mantienen.* Estos precipitados, una vez separados, se les trata con HNO3 y H2O2 como agente oxidante para la oxidacin del in Fe2+ a Fe3+en medio cido (esto debido a que el in ferroso puede estar presente en la muestra inicial, la presencia del mismo interfiere en las reacciones de identificacin del Fe3+).

El HNO3 tambin reacciona con el hidrxido de manganeso (II) formando un compuesto soluble de Mn2+, el Mn(NO3)2.

* Mientras tanto, en la parte acuosa separada, se agrega HNO3 con el fin de neutralizar la solucin, se agrega Pb(NO3)2 (nitrato de plomo II) formando precipitado amarillo segn la siguiente reaccin:

En la parte acuosa separada que contiene los cationes del subgrupo del nquel, se agrega tioacetamida, se calienta para la formacin de H2S, siendo este la especie que reacciona con los hidroxocomplejos del subgrupo, formndose los sulfuros correspondientes (NiS, CoS y ZnS) de color negro.Estos sulfuros precipitan, se aade agua regia (mezcla de HNO3 y HCl) hasta la solubilizacin completa del precipitado negro, y se evapora a seco. Se produce un residuo, el cual se disuelve en HNO3.

Pictogramas de seguridad de los principales reactivos usados en el laboratorio:1) TioacetamidaFrmula molecular: CH3CSNH2Peso molecular: 75.13 g/molPropiedades fsico-qumicas: Olor tpico de mercaptano, sulfuroso. Solubilidad: 16300 mg/L a 25C Punto de fusin: 113C 114C Color: blanco amarillo. Es estable, inestable en exceso de calor. Reacciona con agentes oxidantes, cidos y lcalis.Clasificacin de riesgos NFPA: Pictogramas de peligrosidad:

2) Ferrocianuro de potasio:

Frmula molecular: K4Fe(CN)6Peso molecular: 368,2 g/molPropiedades fsico-qumicas: Estado fsico: slido blanco Solubilidad: soluble. Punto de fusin: 70C Gravedad especfica: 1.85 Sin olor. pH: 6.5 7.5 Evitar cidos fuertes. Material estable en condiciones normales.

Clasificacin de riesgos NFPA: Pictogramas de peligrosidad:

3) Bismutato de sodioFrmula molecular: NaBiO3Peso molecular: 279,9 g/molPropiedades fsico-qumicas: Estado fsico: slido amarillo marrn. Punto de fusin: se descompone Gravedad especfica: 1.85 Material estable en condiciones normales.

Clasificacin de riesgos NFPA: Pictogramas de peligrosidad:

4) Tiocianato de potasioFrmula molecular: KSCNPeso molecular: 97,18 g/molPropiedades fsico-qumicas: Estado fsico: slido blanco . Sin olor. Punto de fusin: 173 C Punto de ebullicin: 500 C Gravedad especfica: 1.89 Solubilidad: fcilmente soluble en agua fra. Incompatibilidad: reacciona con agentes oxidantes, cidos. Material estable en condiciones normales.

Clasificacin de riesgos NFPA: Pictogramas de peligrosidad:

Referencias Web consultadas:

* http://www.sciencelab.com/ (pictogramas de seguridad)* http://classes.uleth.ca/200801/chem20001/1237%20Expt1_Qual2008.pdf (Pp. 15 20)

Bibliografa:- Slowinski E. J., Wolsey W. C., Rossi R. C.. Chemical Principles in the Laboratory. 10ma edicin. 2012. Experiment 38: Qualitative Analysis of Group III Cations.