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Cationes del Cuarto Grupo OBJETIVOS: 1. Separar e identificar los cationes del cuarto grupo (Ca2+, Ba2+, Sr2+) en una muestra acuosa. 2. Conocer las reacciones típicas de este grupo de cationes por medio de sus coloraciones básicas en sus coloraciones clásicas en sus diferentes medios.

FUNDAENTO TEORICO El cuarto grupo de cationes comprende los iones Ca2+, Sr2+ y Ba2+. Estos iones forman una serie de sales poco solubles con diferentes aniones. Así, los sulfatos, los fosfatos los oxalatos y los carbonatos de los cationes del grupo IV son poco solubles. El mejor modo de separar los cationes del grupo IV es transformarlos en carbonatos: BaCO3, Por el contrario, el producto de solubilidad del cromato de bario, que es menos soluble, resuelta sobrepasado también en presencia de ácido acético, el cual, de este modo, no obstaculiza su precipitación. Reacciones de los iones Ba+2 El dicromato potasico K2Cr2O7 forma con el íon Ba+2 un precipitado amarillo de BaCrO4 y no de BaCr2O7, como seria de esperar. La causa radica en lo siguiente. La solución de K2Cr2O7 además de los Cr2O7-2 contiene una pequeña cantidad de CrO4-2 que se forman debido a la interacción de los con el agua :

Cr2O7-2 + H2O  2HCrO4-1  2H+ + 2 CrO4-2

K(HCrO4-1) = [H+] [CrO4-2]/[ HCrO4-1]=3,2.10-7

La concentración de los iones CrO4-2 es, sin embargo, suficiente para que el producto de solubilidad BaCrO4 resulte sobrepasado antes de que sea alcanzado el producto de solubilidad de BaCr2O7. precisamente por eso es BaCrO4 el que forma el precipitado:

2CrO4-2 + 2Ba+2  2 BaCrO4

si súmanos las dos ecuaciones, obtendremos la ecuación general de la reacción que estamos analizando: CrO4-2 + 2Ba+2 + H2O  2 BaCrO4 + 2H+

El precipitado de BaCrO4 ,es soluble en ácidos fuertes, pero es insoluble en ácido acético. Como el ácido fuerte se forma aquí durante la propia reacción, esta ultima no llega hasta el final. No obstante, se puede lograr la precipitación completa de Ba+2,si; además de K2Cr2O7,añadimos a la solución CH3COONa;el ácido fuerte se reemplaza por un ácido débil, el acético, en el que BaCrO4 es insoluble:

CH3COO-+ H+  CH3COOH En esta reacción hace falta un exceso de CH3COONa, para que una parte de este exceso quede inutilizada, es decir, para que resulte una mezcla amortiguadora acética que mantenga prácticamente constante, a pesar de la formación de los iones H+ durante la reacción, el PH ( ≈5) suficiente para la precipitacion completa de BaCrO4.

Los iones Sr2+ y Ca2+ no forman precipitaciones por acción de K2Cr2O4 y no ponen obstáculos para la identificación de Ba2+. La reacción analizada se emplea no solo para identificar el íon Ba2+ , sino también para separarlos de los iones Ca2+ y Sr2+.

El precipitado de BaCrO4 se forma también por acción del cromato de potasio sobre las soluciones de sales de bario. Pero K2CrO4 da con los iones Sr2+ un precipitado amarillo de SrCrO4 que se distingue de BaCrO4 solo por su solubilidad en ácido acético. Para prevenir la formación de SrCrO4 hace falta efectuar la reacción en presencia de CH3COOH o mejor todavía de una mezcla amortiguadora acética. Los iones H+ del ácido acético fijan los aniones CrO42- formando HcrO4- , de tal manera que la concentración de CrO42- en la solución disminuye tanto el producto iónico [Sr2+] [CrO42-] no alcanza el valor del producto de solubilidad de SrCrO4 y el precipitado no se forma. Por el contrario, el producto de solubilidad del cromato de bario, que es menos soluble, resuelta sobrepasado también en presencia de ácido acético, el cual, de este modo, no obstaculiza su precipitacion.

Reacciones de los iones Sr 2+ El ácido sulfúrico y los sulfatos solubles forman un precipitado blanco de SrSO4 , prácticamente insoluble en ácidos , se puede solubilizarlo como BaSO4 .como SrCO3es menos soluble que SrSO4, la transformación de estroncio en carbonato es incomparable mas fácil que en el caso de BaSO4 Reacciones de los iones Ca2+

El oxalato de amonio (NH4)2C2O2 forma con los iones Ca2+ un precipitado blanco de oxalato de calcio soluble en ácidos minerales, pero insoluble en ácido acético: Ca2+ + C2O42-→ Ca C2O4 Esta reacción, que es la reacción cualitativa más importante del ión Ca2+, es interferida por la presencia de Ba2+ y Sr2+ que forman con (NH4)2C2O2 precipitados análogos. Los sulfuros solubles ( los iones SO42-) forman un precipitado blanco de CaSO4 solamente en las soluciones relativamente concentradas de sales de calcio: Ca2+ + SO42- → CaSO4 El precipitado es soluble en (NH4)2SO4 debido a la formación de una sal compleja de (NH4)2[CaSO4]. el agua de yeso no forma turbidez con las soluciones de las sales de calcio (a diferencia de Ba2+ y Sr2+). BIBLIOGRAFIA -Ludmila Holkova, química analítica cualitativa. Teoría y práctica, editorial trilla, 2da edición, México, 1998. -R. U. Brumblay, análisis cualitativo, editorial CECSA, 17ª edición, México. -webdelprofesor (en línea) disponible en: webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/lauraitm/guiaLQA/Practica_2.pdf