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• Abel Rivera Cardenas

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UNIVERSIDAD ¨MAYOR DE SAN ANDRES¨ FACULDAD DE INGENIERIA LAB DE QUIMICA CUALITATIVA

TEMA: CATIONBES DEL GRUPO III UNIVERSITARIO(A) : POMA TUNQUI JHOSSELINNE DOCENTE: ING. AMERICO MOLINA AUXILIAR: UNI. CARLA MORALES Nº LISTA: 54 GRUPO: ¨A¨

CATIONES DEL GRUPO 3 1.- Se tiene una suspension acuosa 𝑭𝒆(𝑶𝑯)𝟐 de color verde y su Ph es 7. Si se le pasa una corriente de aire durante un rato, se observa que el color cambia a café y el Ph a 6. Explique por medio de ecuaciones. 𝐹𝑒(𝑂𝐻)2 → 𝐹𝑒 +2 + 2𝑂𝐻 pH=7 𝐶𝑏

2𝐶𝑏

2𝐶𝑏 = [𝑂𝐻] = 10−7 𝑀 4𝐹𝑒(𝑂𝐻)2 + 2𝐻2 𝑂 + 𝑂2 → 4𝐹𝑒(𝑂𝐻)3 𝐹𝑒(𝑂𝐻)3 → 𝐹𝑒 +3 + 3𝑂𝐻 − 𝐶𝑏 ′

3𝐶𝑏 ′

3𝐶𝑏 ′ = [𝑂𝐻] = 10−8 𝐶𝑏 =

10−7 𝑀 = 5 ∙ 10−8 2

𝐶𝑏 =

10−8 = 3,33 ∙ 10−9 3

La concentración baja. 2.- existe la generalización de que los compuestos que se forman entre los iones ferrosos férricos y los iones ferrocianuro, solamente tienen colores obscuros cuando contienen fierro de las dos valencias ¿Qué evidencia experimental puede usted presentar en soporte de esa generalización? R.-. experimentalmente existe muestras respectivas que se emplean en colorimetría para poder analizarlos. 3.Escriba ecuaciones para demostrar de qué manera se pueden preparar los dos compuestos de importancia comercial, dicromato de potasio y azul de Prusia, a partir de mineral cromito. Cr2-3 + e- CrO2-2 CrO2-2 + 2H2O  H2CrO4 + H2 H2CrO4 + K+ K2CrO4 + H+ 2 K2CrO4 + H2SO4 K2SO4 + K2Cr2O7 + H2O

4. explique una separación de F𝒆+𝟑 y C𝒓+𝟑 , que se sabe en el carácter anfoterico del último. R. se añade acido nitro para poder separarlos ya que el cromo es anfótero y reacciona con el ácido disolviéndolo y el fierro no reacciona. 5 Demuestre por medio de cálculos si es posible ono, precipitar FeS a partir de una mezcla caliente de 1 gota de CH3CSNH3 al 5% dos gotas de NaOH 6M y una gota de FeSo4 0,01 Men un volumen total de 2 ml FeSO4+H2O= Fe+2+SO4-2 5,7x10-7 mol Fe+2 CH3CSNH2 +2 OH-= CH3COO-+NH4 +SH 6x10-4molOH

1𝑚𝑜𝑙CH3CSNH2 2𝑚𝑜𝑙 𝑂ℎ−

= 3𝑥10−4 𝑚𝑜𝑙CH3CSNH2 2𝑚𝑜𝑙OH−

2,5x10-6 mol CH3CSNH2 1𝑚𝑜𝑙CH3CSNH2 = 5𝑥10−6 𝑚𝑜𝑙𝑂𝐻 − 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝐻4

2,5x10-6 mol CH3CSNH2 1𝑚𝑜𝑙CH3CSNH2 = 2,5x10 − 6 mol NH4 Fe+2NH4Oh=Fe(OH)2+2NH4 si precipita SH 6. Completar: 𝑶𝑯− 𝑯+ 𝒂)𝐶𝑟(𝑂𝐻)6

3−

⇋ 𝑪𝒓(𝑶𝑯)𝟑 ⇌ 𝐶𝑟 +3 + 𝐻2 𝑂

𝑯+ 𝑶𝑯−

𝒃)𝟐(𝑪𝒓𝟐 𝑶𝟕 )𝟐− + 𝟒𝑯+𝟏 + 𝟐𝑯𝟐 𝑶𝟐 ⟶ 𝟒𝐶𝑟 +3 + 𝟕𝑂2 + 𝟒𝐻2 𝑂

𝒄)𝑵𝒂𝟐 𝑶𝟐 + 𝑪𝒓(𝑶𝑯)𝟒

𝟏−

+ 𝑯𝟐 𝑶 ⟶

Esta reacción se producirá en 2 etapas: 1) 𝑁𝑎2 𝑂2 + 2𝐻2 𝑂 ⟶ 2𝑁𝑎𝑂𝐻 + 𝐻2 𝑂2

2) 2𝐶𝑟(𝑂𝐻)4

1−

+ 2𝑁𝑎𝑂𝐻 + 3𝐻2 𝑂2 ⟶ 2(𝐶𝑟𝑂4 )1− + 8𝐻2 𝑂 + 2𝑁𝑎+1

7. J. P. Slipshod propone el siguiente método abreviado para analizar el grupo 3 cuando se tiene prisa: a) “Si el problema puede contener solamente Zn+2 y Fe+3, la adicion de Fe(CN)3 -4 , producirá un precipitado blanco con el zinc. Despues de centrifugar, el centrifugado el centrifugado dara el color rojo característico del fierro con SCN-. b) “En una mezcla de Co+2 y Ni+3, se hace primero la prueba de la perla de bórax, la cual dara el color gris característico del niquel y en otra porción se añade (NH4)2S, y resulta un precipitado negro que demuestra la presencia de cobalto. c) “Si la mezcla es de Cr+3 y Al+3, se debe añadir NaOH caliente para disolver el aluminio, que es anfotérico y precipita Cr(OH)3, el centrifugado se mezcla con aluminon obteniéndose un color rojo, y el residuo se disuelve en H2SO4 y se le añade alcohol butílico para obtener el color azul de CrO5”. Diga que errores encuentra usted en este procedimiento. a) El color característico de los Fe es azul. b) La perla zul de bórax es la evidencia de la presencia del cobalto. c) Se le debe añadir NH3(conct.) y calentar. 8. ¿Cómo se podría analizar una lámina metálica para saber si es de aluminio o estaño? R. En un vaso dos diferentes vasos de precipitados se añade 1 mL de HCl 1,1 M Y 11 M rrespectivamente. A los mismos se agregan una lámina, cuya superficie sea no mayor a 2 cm2, de Al y Sn respectivamente. Se observará la gran afinidad termodinámica que tiene el aluminio con el ácido muriático en una concentración pequeña de éste último (reaccionará rápidamente, desprendiendo hidrrógeno gaseoso), sin embargo, el estaño, pese a una alta concentración de ácido, reacciona lentamente con el mismo. 9 el HNO3 se puede transportar en tanques de aluminio diga porque no se puede hacer lo mismo con HCl R.- Puesto que el HCl con aluminio son incompatibles formando hidrogeno mientras que con el aluminio no 10. Existen muchos otros procedimientos para el análisis del grupo 3, además del que se ha descrito en este capitulo. En uno de ellos, se precipita el grupo en la misma forma y se trata con HCl para disolver todas las substancias con excepción de los sulfuros de Ni y de Co. Se centrifuga y se

añade NH4OH al centrifugado, para disolver Zn+2 y Cr+3 en forma de complejos. Los hidróxidos que hay en el residuo, se tratan con NaOH para disolver el de aluminio. Con respecto a las fracciones separadas, la mezcla NiS-CoS se disuelve en HCl concentrado y caliente, después se neutraliza y se prueba con los reactivos organicos. Los complejos de Zn y de Cr, se tratan con Na3O2, para obtener Zn(OH)4 -2 y CrO4 -2, los cuales se precipitan respectivamente, con ferricianuro en medio ligeramente acido, y con Ba+2. Con estos datos prepare un diagrama de flujo, e incluya también al Fe y al Mn, indicando en que forma reaccionarían y como se podrían identificar.

11. usando toda la información acerca del grupo 3 proponga usted su propio método para analizarlo y preséntelo en forma de un diagrama de flujo.

12.- En otro texto de análisis cualitativo, busque un diagrama de flujo del grupo 3, cópielo y compárelo con elde este libro haga buna critica de ambos en lo que respecta a alguna parte que sea especialmente difícil o que produzca una separcion incompleta y que por alguna u otra causa no le parezca satisfactoria

FLUJOOOOOOOOOOOOOOO 13.Escriba las ecuaciones del proceso Goldschmidt aplicado a mineral cromito.

Es un método de extracción de metales mediante la reducción del óxido con aluminio en polvo. 3CrO2-2 + 4Al  3Cr + 2Al2O3 14.-Un inhibidor de corrosión para radiadores, contiene cromato de potasio ¿Qué acción tieneeste compuesto sobre el fierro?¿comose puede investigar cromato en una mezcla simple de sales?¿como se puede saber que ha estado habiendo corrosión, examinando el agua de radiador? El cromato de potasio sobre el fierro en un radiador protege de las corrosiones y evita cualquier reaccion química se puede investigar por colorimetría ya que aporya asi para el estudio analítico si se puede ver si hay corrosión viendo el agua ya que es esta launica que podría corroer 15.-El aluminio es muy reactivo químicamente y el valor E° de la reacción Al= Al+3 + 3e, es muy alto ¿Por qué razón los aviones no sufren fuerte corrosión, siendo que están construidos exteriormente con lamina de Al casi puro? ¿Por qué el Al puro es más resistente a la corrosión que sus aleaciones? El trimetil aluminio,(CH3)3 Al, se ha utilizado como combustible para proyectiles de retropropulsión .Mencione algunas de sus ventajas. Diga cómo se podría sintetizar. ¿Cuáles serán los productos probables de su combustión en oxigeno liquido? El aluminio es un buen agente oxidante pero mal agente reductor debido a su potencial alto y positivo haciéndolo resiste a la corrosión El aluminio es más resistente a la corrosión que sus aleaciones debido a que los metales o elementos con las que se combina hace disminuir esta característica, por ser agentes reductores muy buenos hacen disminuir la resistencia a la corrosión del aluminio puro Ventajas del trimetil de aluminio Química El TMA (trimetil de aluminio) se utiliza principalmente para la producción de metilaluminoxano , un activador de catalizadores Ziegler-Natta para la polimerización de olefinas. El TMA también se emplea como agente de metilación. El reactivo Tebbe, que se utiliza para la metilenación de ésteres y cetonas, se prepara a partir de TMA. Semiconductores

El TMA también se utiliza en la fabricación de semiconductores para crecer de película delgada, de alta constante dieléctrica tales como el Al2O3 a través de los procesos de deposición química de vapor o deposición de capas atómicas. El TMA es la fuente orgánicametalica preferida de la epitaxia orgánicametalica en fase de vapor (MOVPE) de los semiconductores que contienen compuestos de aluminio, como AlAs, AlN, AIP, ALSB, AlGaAs, AlInGaAs, AlInGaP, AlGaN, AlInGaN, AlInGa NP, etc. Criterios de la calidad del TMA son (a) impurezas elementales, (b) impurezas oxigenadas y orgánicas. Física atmosférica El TMA se libera a menudo desde cohetes sonda como marcador en los estudios de los patrones de viento de la atmósfera superior. La misión de la NASA Atrex (Anomalous Transport Rocket Experiment) emplea el humo blanco que se forma en contacto con el aire TMA para estudiar el flujo de chorro de alta altitud. Síntesis El TMA se prepara mediante un proceso de dos pasos que se pueden resumir como sigue: 2𝐴𝑙 + 6(𝐶𝐻3)𝐶𝑙 + 6𝑁𝑎 → 𝐴𝑙2(𝐶𝐻3)6 + 6𝑁𝑎𝐶𝑙 La reacción del polvo de aluminio con dimetilmercurio: 2𝐴𝑙 + 3𝐻𝑔(𝐶𝐻3)2 → 2𝐴𝑙(𝐶𝐻3)3 + 3𝐻𝑔 La reacción de una amalgama de aluminio con yoduro de metilo 2𝐴𝑙 + 3𝐶𝐻3𝐼 → 𝐴𝑙(𝐶𝐻3)3 + 𝐴𝑙𝐼3 Oxida al alcóxido 2𝐴𝑙(𝐶𝐻3)3 + 3𝑂2 → 2𝐴𝑙(𝑂𝐶𝐻3) 16. a) se sospecha que un problema del grupo 3 contiene solo M𝒏+𝟐 y C𝒐+𝟐 ¿Qué procedimiento rápido puede usted sugerir para analizarla? R(a). Añadimos una base fuerte logrando precipitar en Mn(OH)2 y en Co(OH)2 este último precipita de color azul, el Mn(OH)2 en contacto con el aire se oxida formando Mn(OH)3 de color café. b). conteste a la misma pregunta en el caso de de que la solución pudiera contener solamente F𝑒 +3 y Z𝑛+2

R (b). Podemos añadir (N𝐻4 )2 S para que precipite el Z𝑛+2 de color blanco separamos el precipitado y en la solución añadimos (N𝐻4 )OH para que elF𝑒 +3 precipite. c). solamente N𝑖 +2, C𝑟 +3 y A𝑙 +3

17.Ciertas clases de vidrio contienen aluminio. Las soluciones básicas concentradas disuelven pequeñas cantidades de vidrio. ¿Cómo se podría identificar aluminio en una muestra de NaOH 6M y en que forma se encontraría en la solución? Se podría identificar añadiendo HCl, NH4Cl y NH3, calentarlo y viendo el precipitado de Al(OH)3 color blanco gelatinoso. Se encuentra en forma de precipitado.

18.- ¿Qué iones del grupo 3 pueden estar presentes en las siguientes muestras? a) Una solución que solamente contiene iones del grupo 3, es incolora. b) Un problema del grupo 3 forma un precipitado negro con (NH4)2S, y al disolver el precipitado en HCl, resulta una solución de color verde claro. c) Una solución del grupo 3 forma un precipitado blanco y un sobrenadante amarillo cuando reacciona con NaOH+H2O2. El precipitado es soluble en H2SO4+ H2O2 y la solución resultante es de color rosa d) Un mineral es un polvo negro. Se disuelve en HCl y cuando se añade NH4OH en exceso, precipita una substancia floculenta de color café e) ¿Qué color tendría tendría la solución obtenida al disolver una muestra de acero inoxidable en HCl? ¿Qué sucedería si se añadiera un exceso de NaOH a la solución?

a)los iones que pueden estar presentes son el aluminio y el zinc b) El catión fierro Il al entrar en contacto con (NH4)2S forma el precipitado FeS de color negro y al reaccionar este con HCl y se forma sal hidratada de color verde claro NiCl c)La sustancia sobrenadante es el cation cromo VI ya que es amarilla

d)La pirolusita MnO2 se disuelve en HCl dando Mn +2 y al entrar en contacto el NH4OH se precipita color cafe e)El acero tendria un colo verde al entrar en contacto con el HCl debido al ionFe +2 19 el Co(OH)3 se forma por oxidación atmosférica de Co(OH)2 en solución básica. Cuando la mezcla se acidifica con HCl se puede detectar olor del gas cloro R.- debido a que en esta reacción en presencia de agua y de oxigeno el cloro termina pasando a la fase gaseosa por la reacción que se presente en el HCl sin tener con quien reaccionar 20. Una solución de Cr+3 se acidifica con H2SO4 y se añade un trozo de zinc. El color gradualmente cambia de verde obscuro a azul. Explique e incluya datos de potencial de oxidación para respaldar su explicación. R.El catión Cr+3 provino de la disociación del tricloruro de cromo, el cual es de tono verde obscuro: 𝑪𝒓𝑪𝒍𝟑 (𝒗) ⟶ 𝑪𝒓+𝟑 + 𝟑𝑪𝒍−𝟏

Según diagrama de Frost: Sin embargo, al añadir zinc metálico, éste fácilmente reacciona con el ácido sulfúrico. Esta afinidad termodinámica alta suministra electrones libres a la muestra(Zn se oxida), los cuales pueden generar las siguientes reacciones: 𝑪𝒓+𝟑 + 𝒆− ⟶ 𝑪𝒓+𝟐 𝑯+𝟏 + 𝒆− ⟶ 𝑯𝟐

Sin embargo, utilizando potenciales de oxidación – reducción, podremos saber cuál semireracción ocurrirá, basándonos en la siguiente regla: AQUELLA SEMIREACCIÓN QUE TENGA UN MAYOR POTENCIAL DE OXIDACIÓN – REDUCCIÓN SERÁ LA MÁS FAVORECIDA. 𝑪𝒓+𝟑 + 𝒆− ⟶ 𝑪𝒓+𝟐 ; 𝜺 = 𝟎, 𝟒𝟐𝟒 𝑽 𝑯+𝟏 + 𝟐𝒆− ⟶ 𝑯𝟐 ; 𝜺 = 𝟎 𝑽 Entonces la reacción de reducción será: 𝑪𝒓+𝟑 + 𝒆− ⟶ 𝑪𝒓+𝟐 El catiónCr+2en presencia de Cl-1 (proveniente de CrCl3) puede considerarse como: la disociación de CrCl2 (dicloruro de cromo), de tonalidad azul. 𝑪𝒓𝑪𝒍𝟐 (𝒂𝒛) ⟶ 𝑪𝒓+𝟐 + 𝟐𝑪𝒍−𝟏 Recordar que el cloruro cromoso se forma de la adición de ácido muriático a cromo metálico en ausencia de aire, el cual desafortunadamente lleva al cromo a su máximo estado de oxidación (Cr+3).