Separación e identificación de cationes del segundo grupo de cationes sub grupo del arsénico

Objetivos
Fundamento
Teórico
Diagrama de la Marcha del
Tercer Grupo
Desarrollo y Resultados
Experimentales
Recomendaciones y
Conclusiones
Bibliografía

Introducción:

Los iones de los metales del grupo
del aluminio-níquel, conocidos como el tercer
grupo, forman ya sea sulfuros o hidróxidos (ambos
insolubles), en una solución que se a hecho ligeramente
alcalina con amoníaco, a la cual se le agregan iones
sulfuros. También se adiciona NH4Cl con objeto
de "bufferizar" la solución contra una
concentración excesivamente alta de iones oxidrilo
proveniente sólo del amoniaco, lo cual podría
ocasionar la precipitación de hidróxidos de
elementos de los grupos
subsecuentes. Por lo cual este informe esta
basado en dar a conocer la forma de analizar y reconocer este
grupo de cationes.

Objetivos:

Separar e identificar los cationes del tercer grupo
de una muestra
conocida o desconocida.
Lograr resultados de acuerdo al análisis previo.
Mejorar en el trabajo
de reconocimiento de cationes.

Fundamento
Teórico:

El tercer grupo consiste de dos subgrupos, uno es el
subgrupo del níquel en el cual están considerados
los elementos cuyos hidróxidos no son anfotéricos.
El otro es el subgrupo del aluminio, en el cual están
contenidos los elementos cuyos hidróxidos son
anfotéricos

y que, por consiguiente, son solubles en una
concentración alta de iones oxidrilo. Como en el
análisis del grupo dos, los elementos anfotéricos
extraídos de los sulfuros de los elementos
anfotéricos mediante la formación de iones
negativos que son solubles en solución fuertemente
básica.

Diagrama de la Marcha del Tercer
Grupo

Fe+3, Fe+2,
Al+3, Cr+3, Co+2,
Ni+2, Mn+2, Zn+2, Grupos
subsecuentes

NH4Cl + exceso de
NH4OH

Fe(OH)3, Fe(OH)2,
Al(OH)3, Cr(OH)3,
Co(NH3)6+3,
Ni(NH3)6+2,
Zn(NH3)4+2,
Mn+2

rojo verde blanco verde ámbar azul
incoloro

H2S

centrifugar

sólido solución

Fe(OH)4, FeS, Al(OH)3,
Cr(OH)3, CoS, NiS, ZnS, MnS Grupos
subsecuentes

rojo negro blanco verde negro negro blanco
durazno

HCl

HNO3

Fe+3 (amarillo), Al+3 (incoloro),
Cr+3 (verde), Co+2 (rosado rojo vino),
Ni+2 (verde)

Mn+2 (rosa pálido), Zn+2
(incoloro)

exceso de KOH ó NaOH

Fe(OH)3, Co(OH)2,
Ni(OH)2, Mn(OH)2, Al(OH)4,
Cr(OH)4, Zn(OH)4

rojo azul rosado verde canela incoloro verde
incoloro

Na2O2 ó
H2O2

centrifugar

sólido solución

Fe(OH)3, Co(OH)2,
Ni(OH)2, MnO2
Al(OH)4- CrO4-2
Zn(OH)4-2

rojo negro verde negro incoloro amarillo
incoloro

H2SO4

H2O2

Fe+3, Co+2,
Ni+2, Mn+2

Amarillo rosado verde rosa pálido

+ + + +

KSCN NH4SCN NH4OH
HNO3

+ +

(CH3)2C2(NOH)2
NaBiO3

Fe(SCN)6-3
Co(SCN)4-2 dimetilglioxina

rojo sangre
azul

Fe+3 Co+2
NiC8H14N4O4
MnO4-

presente presente rojo rosa
púrpura

Ni+2 Mn+2

presente presente

de la solución obtenida
analizaremos al subgrupo del aluminio

sólido solución

Fe(OH)3, Co(OH)2,
Ni(OH)2, MnO2
Al(OH)4- CrO4-2
Zn(OH)4-2

rojo negro verde negro incoloro amarillo
incoloro

HNO3

Al+3,
Cr2O7-2,
Zn+2

incoloro naranja incoloro

NH4OH

centrifugar

sólido solución

Al(OH)3 CrO4-2
Zn(NH3)4+2

+ +

HNO3 BaCl2

sólido solución sólido
solución

descartar Al+3 BaCrO4
Zn(NH3)4+2

+ amarillo +

aluminón +
K4Fe(CN)6

+ HNO3 +

NH4OH HCl

sólido solución sólido
solución

Cr2O7-2

Al(OH)3 descartar H2O2,
Éter Zn3K2
[Fe(CN)6]2 descartar

+ gris, verde azulado

aluminón Zn+2

rojo CrO5 presente

Al+3 azul

presente Cr+3

presente

Desarrollo y
Resultados Experimentales:

a.- Preparación y precipitación del
tercer grupo.-

Fe+3, Fe+2,
Al+3, Cr+3, Co+2,
Ni+2, Mn+2, Zn+2, Grupos
subsecuentes

NH4Cl + exceso de
NH4OH

Fe(OH)3, Fe(OH)2,
Al(OH)3, Cr(OH)3,
Co(NH3)6+3,
Ni(NH3)6+2,
Zn(NH3)4+2,
Mn+2

rojo verde blanco verde ámbar azul
incoloro

H2S

centrifugar

sólido solución

Fe(OH)4, FeS, Al(OH)3,
Cr(OH)3, CoS, NiS, ZnS, MnS Grupos
subsecuentes

rojo negro blanco verde negro negro blanco
durazno

Añadir a la solución conocida o
desconocida del grupo del aluminio-níquel, dos gotas de
NH4Cl saturado; luego amoniaco concentrado, gota a
gota hasta que la solución quede francamente alcalina.
Pasar una corriente de H2S hasta completar la
precitación, debiéndose verificar que se realice
una precipitación completa sulfhídricando la
solución obtenida.

El propósito de la adición de
NH4Cl, NH4OH y H2S a una
disolución que contiene todos los cationes no precipitados
en los grupos precedentes, produce la precipitación de los
hidróxidos de aluminio, cromo y hierro(III) y
los sulfuros de manganeso, níquel, cobalto, hierro(II) y
cinc. En estas condiciones los hidróxidos y sulfuros del
grupo siguiente son solubles. Esta solubilidad permite una
separación de los cationes del grupo del
aluminio-níquel del grupo del bario-magnesio.

b.- Separación del subgrupo del aluminio y del
níquel.-

Fe(OH)4, FeS, Al(OH)3,
Cr(OH)3, CoS, NiS, ZnS, MnS

rojo negro blanco verde negro negro blanco
durazno

HCl

HNO3

Fe+3 (amarillo),
Al+3 (incoloro), Cr+3 (verde),
Co+2 (rosado rojo vino), Ni+2
(verde)

Mn+2 (rosa pálido),
Zn+2 (incoloro)

exceso de KOH ó NaOH

Fe(OH)3, Co(OH)2,
Ni(OH)2, Mn(OH)2, Al(OH)4,
Cr(OH)4, Zn(OH)4

rojo azul rosado verde canela incoloro verde
incoloro

Na2O2 ó
H2O2

centrifugar

sólido solución

Fe(OH)3, Co(OH)2,
Ni(OH)2, MnO2
Al(OH)4- CrO4-2
Zn(OH)4-2

rojo negro verde negro incoloro amarillo
incoloro

Tratar al precipitado con cinco gotas de HCl
concentrado. Agitar y calentar. Si el precipitado se disuelve
completamente hay ausencia de níquel y cobalto (la
razón es que los sulfuros de cobalto y níquel se
disuelven muy lentamente en HCl, un precipitado negro en este
punto que se disuelve solo cuando se agrega HNO3 a la
mezcla, indica la presencia de níquel y de cobalto o de
ambos, cualquier residuo amarillo se debe al azufre, el cual debe
descartarse). Añadir tres gotas de HNO3
concentrado y calentar en baño de agua hasta
completar la disolución, alcalinizar la solución
con KOH 6M, agregar Na2O2 sólido
lentamente y con agitación hasta aproximadamente 0.2g
(evitar el exceso de Na2O2 por que
produciría hidróxidos de hierro, cobalto y
níquel provocando una dispersión que se
encontraría en la solución fuertemente
básica produciendo interferencia en el análisis de
los iones de aluminio y cinc), calentar en baño de agua
unos tres minutos y centrifugar, lavar el residuo por
centrifugación con diez gotas de agua y añadir los
lavados a la solución obtenida. Obtendremos entonces en el
precipitado los hidróxidos de hierro, cobalto,
níquel y el hidróxido hidratado de manganeso con
sus respectivos colores indicados
en el gráfico. Y en la solución los iones aluminato
AlO2-, zincato HZnO2-
y cromato CrO4-2.

c.- Precipitación e identificación del
aluminio.-

Al+3,
Cr2O7-2,
Zn+2

incoloro naranja incoloro

NH4OH

centrifugar

sólido solución

Al(OH)3 CrO4-2
Zn(NH3)4+2

HNO3

sólido solución

descartar Al+3

aluminón

NH4OH

sólido solución

Al(OH)3 descartar gris, verde
azulado

aluminón

rojo

Al+3

presente

En el paso anterior obtuvimos una solución la
cual está comprendido por los cationes del subgrupo del
aluminio lo cuales se encuentran en forma de aluminatos, cromato
y zincato y exceso de Na2O2. Entonces
procedemos a calentar en baño de agua durante tres minutos
teniendo presente que el propósito de la ebullición
es destruir el exceso de Na2O2 , porque si
no se elimina, la acidificación en el procedimiento,
causaría la reducción del ión croado en
ión cromito que precipitaría provocando con el
aluminio, como Cr(OH)3 al alcalinizar con
NH4OH, provocando que el cromo no pueda ser reconocido
y entorpeciendo el del Al(OH)3.

Añadir diez gotas de
CH3COONH4 y luego CH3COOH 3M
hasta una reacción ácida (el ión
H+ transforma al ión aluminato y zincato a
cationes Al y Zn respectivamente, en tanto que el ión
cromato, pasa solamente a ión dicromato). En seguida
añadir NH4OH 3M hasta que quede alcalina,
centrifugar.

Podemos obtener entonces en el precipitado
Al(OH)3 (la formación no es prueba positiva del
ión aluminio, porque puede formarse sílice por
acción
del álcali sobre los aparatos de vidrio por lo
tanto debe procederse a una prueba confirmatoria), lavar con diez
gotas de agua y desechar los lavados. Agregar gota a gota HCl 3M
hasta disolver el precipitado. Agregar tres gotas de
CH3COONH4 saturado y tres gotas de
aluminón, NH3 3M hasta que quede ligeramente
básica, calentar y dejar reposar la mezcla por dos minutos
y luego centrifugar. La coloración rojo confirma la
presencia del ión aluminio.

d.- Precipitación e identificación del
ión cromo.-

Al+3,
Cr2O7-2,
Zn+2

incoloro naranja incoloro

NH4OH

centrifugar

sólido solución

Al(OH)3 CrO4-2
Zn(NH3)4+2

BaCl2

sólido solución

BaCrO4
Zn(NH3)4+2

amarillo

HNO3

Cr2O7-2

H2O2,
Éter

CrO5

azul

Cr+3

presente

En la solución que se obtuvo después de
haber precipitado el aluminio se pude tener BaCrO4 y
Zn(NH3)4+2. Lavar el precipitado
dos veces con agua caliente, agregar tres gotas de
HNO3 3M, calentar suavemente pero sin vigorosa
ebullición y agitar alrededor de un minuto. Agregar diez
gotas de agua fría, mezclar cuidadosamente, enfriarlo y
agregar diez gotas de éter y una gota de
H2O2 al 3%. Mezclar bien mediante fuerte
agitación y dejar e reposo. La presencia de una
coloración azul en la fase etérea, debido al
peróxido de cromo indica la presencia de cromo.

e.- Identificación del ión
Zinc.-

Al+3,
Cr2O7-2,
Zn+2

incoloro naranja incoloro

NH4OH

centrifugar

sólido solución

Al(OH)3 CrO4-2
Zn(NH3)4+2

BaCl2

sólido solución

BaCrO4
Zn(NH3)4+2

amarillo +

K4Fe(CN)6

HCl

sólido solución

Zn3K2
[Fe(CN)6]2 descartar

gris, verde azulado

Zn+2

presente

A la solución obtenida se le acidifica
ligeramente con HCl 6M. Luego agregar de tres a cuatro gotas de
K4Fe(CN)6 0.2M y mezclar cuidadosamente. La
mezcla resultante será ácida. Un precipitado blanco
grisáceo a verde-azulado Zn3K2
[Fe(CN)6]2 indica la presencia de
zinc.

f.- Separación e Identificación de los
cationes del subgrupo del níquel.-

Fe(OH)3, Co(OH)2,
Ni(OH)2, Mn(OH)2, Al(OH)4,
Cr(OH)4, Zn(OH)4

rojo azul rosado verde canela incoloro verde
incoloro

Na2O2 ó
H2O2

centrifugar

sólido solución

Fe(OH)3, Co(OH)2,
Ni(OH)2, MnO2
Al(OH)4- CrO4-2
Zn(OH)4-2

rojo negro verde negro incoloro amarillo
incoloro

H2SO4

H2O2

Fe+3, Co+2,
Ni+2, Mn+2

Amarillo rosado verde rosa pálido

+ + + +

KSCN NH4SCN NH4OH
HNO3

+ +

(CH3)2C2(NOH)2
NaBiO3

Fe(SCN)6-3
Co(SCN)4-2
dimetilglioxina

rojo sangre azul

Fe+3 Co+2
NiC8H14N4O4
MnO4-

presente presente
rojo rosa púrpura

Ni+2 Mn+2

presente presente

El precipitado puede contener los hidróxidos de
hierro, cobalto y níquel, y dióxido de manganeso
hidratado. A esta muestra separada, agregar 20 gotas de
H2SO4 2M, mezclar a fondo, hervir
suavemente durante un minuto, agregar una gota de
H2O2 al 3% y continuar la ebullición
durante un minuto hasta que el precipitado este completamente
disuelto. Agregar diez gotas de agua, dejar enfriar, observar el
color de la
disolución y dividirla en cuatro fracciones
aproximadamente iguales.

g.- Identificación del hierro.-

Fe(OH)3, Co(OH)2,
Ni(OH)2, MnO2

rojo negro verde negro

H2SO4

H2O2

Fe+3, Co+2, Ni+2,
Mn+2

Amarillo rosado verde rosa
pálido

KSCN

Fe(SCN)6-3

rojo sangre

Fe+3

presente

Agregar dos gotas de KSCN, la aparición de de un
color rojo sangre confirma la presencia del ión
férrico.

h.- Identificación del
cobalto.-

Fe(OH)3, Co(OH)2,
Ni(OH)2, MnO2

rojo negro verde negro

H2SO4

H2O2

Fe+3, Co+2,
Ni+2, Mn+2

Amarillo rosado verde rosa
pálido

NH4SCN

Co(SCN)4-2

azul

Co+2

presente

Agregar NaF sólido (la presencia del ión
férrico interfiere en los ensayos de Co
y Ni, por la formación de [Fe(CN)]+2 de color
rojo en cuyo caso se agrega un exceso de NaF sólido para
evitar esta interferencia), con agitación hasta que el NaF
si disolver. Añadir diez gotas de solución
alcohólica de NH4SCN dejándola deslizar
por el borde del tubo inclinado para formar dos capas. La
aparición de un anillo de color verde azulado en la zona
de contacto de los líquidos confirma la presencia del
ión cobalto.

i.- Identificación del
níquel.-

Fe(OH)3, Co(OH)2,
Ni(OH)2, MnO2

rojo negro verde negro

H2SO4

H2O2

Fe+3,
Co+2, Ni+2, Mn+2

Amarillo rosado verde rosa
pálido

NH4OH

(CH3)2C2(NOH)2

dimetilglioxina

NiC8H14N4O4

rojo

Ni+2

presente

Agregar NaF sólido (la presencia del ión
férrico interfiere en los ensayos de Co y Ni, por la
formación de [Fe(CN)]+2 de color rojo en cuyo
caso se agrega un exceso de NaF sólido para evitar esta
interferencia), con agitación hasta que quede NaF sin
disolver. Analizar la solución con NH3 3M y
luego agregar cuatro gotas de dimetilglioxina
[(CH3)2C2(NOH)2]. La
formación de un precipitado rojo rosado confirma la
presencia del ión níquel.

j.- Identificación del
manganeso.-

Fe(OH)3, Co(OH)2,
Ni(OH)2, MnO2

rojo negro verde negro

H2SO4

H2O2

Fe+3, Co+2,
Ni+2, Mn+2

Amarillo rosado verde rosa
pálido

HNO3

NaBiO3

MnO4-

rosa púrpura

Mn+2

presente

Agregar 0.2g de bismutato de sodio, agitar bien y luego
centrifugar. El color violeta rojizo del líquido
sobrenadante confirma la presencia del ión manganeso (la
solución del bismutato de sodio NaBiO3 oxida al
ión manganoso a permanganato de color violeta
rojizo).

Recomendaciones y
Conclusiones:

De esta manera se concluye la separación e
identificación de los cationes del grupo del
aluminio-níquel. La observación cuidadosa de los colores del
precipitado formado, primero al agregar NH4OH y,
posteriormente, al adicionar H2S, puede dar una
información definitiva sobre la presencia o
ausencia de ciertos iones.

Si el NH4Cl y NH4OH no dan
precipitado puede afirmarse que los iones aluminio, cromo, hierro
(II) y hierro (III) están ausentes. Si se forma un
precipitado blanco, queda demostrada la presencia de aluminio; un
precipitado de color verde indica hierro o cromo y un precipitado
rojo pardo indica hierro. Al interpretarse los colores debe
percibirse si un color oscuro oculta o encubre a otro mas claro.
Así, el Fe(OH)3, rojo pardo, encubre al
Cr(OH)3, verde, oculta al Al(OH)3
blanco.

Si la adición de (NH4)2S,
siendo utilizado en reemplazo del H2S, no produce
precipitado, los iones cobalto, níquel, manganeso y cinc
se encuentran ausentes. Si se forma un precipitado blanco,
probablemente se encuentre presente el cinc; el manganeso, que
forma un sulfuro color rosa carne probablemente no está
presente y el cobalto y el níquel, cuyos sulfuros son
negros, están definitivamente ausentes.

Bibliografía

Libros de consulta:

RAY U. BRUMAY. "Análisis Cualitativo",

Editorial CECSA,

Impreso en México.

2. CARLOS E. ARMAS.
"Análisis Cualitativo: Semimicrotecnia"

(copia dada en el Laboratorio)

3. Apuntes del la Experimentación de

Laboratorio.

Prado Travezaño, César
Jesús

Asignatura: Laboratorio de Química
Analítica

Huancayo-Perú

4 de Julio del 2005

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL
PERÜ

FACULTAD DE INGENERÍA METALÚRGICA Y DE
MATERIALES

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE MATERIALES