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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL

LABORATORIO DE (QU518C)

ANALISIS QUÍMICO

PRÁCTICA DE

LABORATORIO N°2

MARCHA ANALÍTICA DE SEPARACIÓN DE CATIONES DEL PRIMER Y SEGUNDO GRUPO Realizado por:    

Aroni Chate Marysabel Dessire Oscanoa Vilchez Rosa Sencara Valencia Milagros Velasquez Gonzales Angie Ximena

Profesores responsables de la práctica:  

Ing. Bertha Cárdenas Vargas Ing. Juan Antonio Quiroz García

Periodo Académico: 2019- II Fecha de realización de la práctica: 9 de setiembre del 2019. Fecha de presentación del informe: 16 de setiembre del 2019. LIMA - PERÚ

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ÍNDICE

1. Objetivo…………………………………………………………………………………………… …………………… pág. 2. Fundamento teórico…………………………………………………………………………………………… … pág. 3. Parte experimental..................................................................................................... pág. 4. Pictogramas……………………………………………………………………………………… …………………… pág. 5. Bibliografía.................................................................................................................. pág.

PRÁCTICA DE LABORATORIO N°2 MARCHA ANALÍTICA DE SEPARACIÓN DE CATIONES DEL PRIMER Y SEGUNDO GRUPO 1. OBJETIVO GENERAL 2. FUNDAMENTO TEORICO 3. PARTE EXPERIMENTAL PROCEDIMIENTO: SEPARACIÓN DE CATIONES EN GRUPOS

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A) Marcha analítica de separación de los cationes del primer grupo Solución muestra (1 mL) Agregar HCl 6M hasta precipitación completa, centrifugar y decantar.

PRECIPITADO (AgCl, PbCl2, Hg2Cl2) Lavar con agua desionizada (4 gotas) dos veces, en cada vez desechar el agua de lavado. Tratar el precipitado con 10 gotas de agua caliente; manteniendo la mezcla caliente, centrifugar y decantar.

SOLUCIÓN (Cationes 2do, 3ro, 4to y 5to grupo)

SOLUCIÓN (catión Pb2+) Agregar 1 gota de K2Cr2O7 1M. Se obtiene un precipitado amarillo 1A, que indica la presencia de plomo. Realice la confirmación (3).

PRECIPITADO (AgCl, Hg2Cl2) Lavar con 4 gotas de agua caliente. Agregar 5 gotas de NH3 15 M. Centrifugar y decantar.

PRECIPITADO (Hg(NH2)Cl, Hg)

SOLUCIÓN (Ag(NH3)2+)

(3) La confirmación de la presencia de plomo se obtiene disolviendo el precipitado amarillo 1A Agregue HNO3 3N gota a gota, hasta acidez, la con suficientede cantidad NaOHo6M, El precipitado color de negro grispara luego acidificar con CH3COOH 6M. Reapareciendo aparición de un precipitado blanco, indica la 2+ el precipitado amarillo que confirma la presencia de plomo. indica la presencia de Hg 2 .

presencia de plata.

FUENTE: Guía de laboratorio

I.

DIAGRAMAS DE FLUJOS

PRIMER GRUPO (AgCl, PbCl2, Hg2Cl2)

1 mL de Solución muestra

PRODUCTO

Agregar HCl 6M

Solución incolora con

(6 gotas)

precipitado blanco

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Decantar

Precipitado blanco

Precipitado 1 PRIMER GRUPO

sedimentado

Centrifugar

Solución 1

SOLUCION 2

PRECIPITADO 2 Lavar el precipitado.Y agregarle 10 gotas de agua caliente

Centrifugar y decantar

Agregar gota de

Precipitado amarillo que indica la presencia de

K2Cr2O7 1M a la solucion 2

PLOMO.

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Lavar el precipitado 2

Agregar gotas de

(AgCl,Hg2Cl2 )con agua caliente

NH3 15 M

SOLUCIÓN 3 (Ag(NH3)2+)

SOLUCIÓN 3 (Ag(NH3)2+)

II. 

Centrifugar y decantar

Precipitado gris indica la presencia de

Hg22+

Precipitado blanco, indica

Agregue HNO3 3N gota a gota, hasta acidez

la presencia de

PLATA

OBSERVACIONES La solución MUESTRA inicial era incolora al agregarle HCl 6M a la solución muestra proporcionada se observa la aparición de un precipitado color blanco.

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

  

III.

Al centrifugar y decantar se observa una solución 1 era incolora y quedan los cationes del segundo, tercer, cuarto y quinto grupo, mientras que en el precipitado blanco hay presencia de los cationes del primer grupo (AgCl, PbCl2, Hg2Cl2 o su combinación) en estado sólido. A la solución 2 (catión Pb+2) se le agrega una gota de K2CrO4 y se observa un precipitado amarillo, lo que indica la presencia de plomo. Al precipitado 2 (AgCl, Hg2Cl2) se lavó con agua caliente y la solución del amoniaco, se observó la precipitación de color gris indica la presencia de Hg2+. Se le agrego HNO3 a la solución 3 de Ag(NH3)2+ se observa una gran cantidad de calor desprendido. Se la formación de un precipitado blanco que indica la presencia de plata, la formación se dio al primer contacto entre el ácido y la solución.

REACCIONES QUIMICAS

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* Los cationes del grupo I forman precipitados blancos de cloruros insolubles PRECIPITADO Primer grupo (AgCl, PbCl2, Hg2Cl2)

por la acción del reactivo HCl de concentración entre 2M y 6M.

HCl ac   Ag  ac   H  ac   AgCls  2 HCl ac   Pb2 ac   2 H  ac   PbCl2 s  2 HCl ac   Hg 22 ac   2 H  ac  

Hg 2Cl2 s 

*Separación del PbCl2 de los precipitados de AgCl y Hg2Cl2

PbCl2 s   H 2Ocaliente 

Pb2 ac   2 Cl  ac 



*Ensayo para el plomo

Pb2  aq   CrO42  aq   PbCrO4  s 

color amarillo *Separación del AgCl y Hg2Cl2 así como el ensayo de la presencia del mercurio y ión mercurio(I) El AgCl y Hg2Cl2 se comporta frente al amoniaco así:  AgCls   2 NH3 ac   Ag NH3 2 ac   Cl  ac 

Hg 2Cl2 s   2 NH 3 ac   HgNH 2Cl s   Hg s   NH 4 ac   Cl  ac  Blanco

Negro

*Ensayo para la plata

Ag  NH 2 2  aq   2 H 3O   aq   Ag   aq   2 NH 4  aq   2 H 2O  l  

Ag   aq   Cl   aq   AgCl  s 

IV.

DISCUSION DE RESULTADOS 

 

La cantidad de agente precipitante (solución de HCl) juega un papel relevante para la formación de precipitado blanco, si al agregarle más HCl y se sigue formando precipitado esto quiere decir que cantidad de agente precipitante HCl fue insuficiente. La solución final debe quedar clara y la precipitación de los iones del grupo I debe ser completa. Conforme a teoría la concentración del ión cloruro no debe ser pequeña (10-6 M) porque esto ocasionaría que el cloruro de plomo no precipita completamente. No se agregar en exceso el agente precipitante (los iones cloruro), ya que por teoría se sabe que el agente precipitante solubiliza a los precipitados de AgCl y PbCl2 y se forma complejos solubles Esto traería como consecuencia las precipitaciones incompletas, como se aprecia en las siguientes reacciones:

AgCls   Cl  ac  

PbCl2 s   Cl  ac  

AgCl2 ac 

PbCl4 ac 

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 



V.

Al agregar K2Cr2O7 1M a la solución 2 se obtiene un precipitado amarillo lo cual podría indicar la presencia de plomo. Pero, por teoría se sabe que los cromatos de la mayoría de los metales son insolubles y casi todos son amarillos, es por ello que para comprobar que de dicho precipitado amarillo sea por presencia de plomo, se debe disolver el precipitado amarillo con suficiente cantidad de NaOH 6M, para luego acidificar con CH3COOH 6M, si reaparece el precipitado amarillo se estaría comprobando la presencia de plomo en la muestra. El precipitado 2 se lava con agua caliente para separar por lavado, al cloruro de plomo(II) del precipitado, para evitar que con la adición a la solución de hidróxido de amonio no se produzca Pb(OH)2 o Pb(OH)Cl (ambos blancos), los cuales podrían encubrir el color negro del mercurio.

CONCLUSIONES     





La solución sobre el precipitado debe quedar clara, es decir solo así se tendrá la certeza que dicho precipitado contiene a los iones del grupo I. Al ser PbCl2 algo soluble en agua fría es probable que la solución 1 contenga iones plomo. La característica del PbCl2 de ser mucho más soluble en agua caliente que el AgCl y el Hg2Cl2, permite la disolución del PbCl2 y por ende su separación. La solución 2 tiene presencia de plomo esto concluye ya que al agregar una gota de K2Cr2O7 1M, se obtiene un precipitado amarillo. El precitado 2 con solución acuosa de amoniaco 15M, permitió identificarla presencia iones plata e la solución 3 y si el precipitado es de color gris indica la presencia de (Hg2)2+. El cloruro de mercurio (I) reacciona con el amoniaco en una reacción de autooxidación, para formar partículas muy pequeñas de Hg (negras) y de Hg(NH2)Cl (blancas). Debido a que el color negro predomina, el precipitado se ve de color gris. La solución 3 con HNO3 permitió identificar presencia de plata en la muestra con la aparición de un precipitado blanco. Debido a que la solución 3 presenta una cantidad relativa de amoniaco al agregar HNO3 se libera de calor debido a la reacción de neutralización.

B) Marcha analítica de separación de los cationes del primer grupo SOLUCIÓN B (Pb2+,Bi3+,Cu2+,Cd2+)

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Agregar 6 gotas de H2SO4 6M. Evaporar hasta vapores blancos (SO3). Enfriar, agregar 1ml de agua. Centrifugar y decantar

PRECIPITADO: PbSO4 Lavar con 1 ml de agua que contiene 2 gotas de H2SO4 6M. Agregar al precipitado 6 gotas de NH4CH3COO 3M, 1 gota de CH3COOH 6M, calentar, agregar 2 gotas de K2Cr2O7 1M. El precipitado amarillo indica la presencia de plomo (PbCrO4). Si no se percibe verifique el medio (debe estar algo neutro).

SOLUCION [Bi3+, Cu2+, Cd2+] Agregar gota a gota NH3 15M hasta alcalinizar. Si la solución adquiere colaboración azul nos indica la presencia del Cu2+. Calentar, centrifugar y decantar.

PRECIPITADO [Bi (OH)3] Lavar bien con NH3 3M hasta que el precipitado quede de color blanco. Agregar al precipitado Na2SnO2 (estannito de sodio) (5). La aparición de un precipitado negro indica la presencia de bismuto.

SOLUCION [Cu(NH3)62+, Cd(NH3)62+ Dividir en 2 proporciones ;:_

PRIMERA PORCION

SEGUNDA PORCION

Agregar CH3COOH

Prepare el baño maría en la campana. Adicionar unas gotas de KCN(ac) hasta eliminar el color azul (si lo tuviera) o sea hasta que la solución se tome incolora, adicione 8 gotas de tioacetamida 1M a la solución y caliente (¡peligro! No respire los vapores que son venenosos). Precipitado amarillo confirma la presencia de cadmio.

6M hasta acidez. Agregar 2 gotas de K4Fe(CN)6 0,2M. La aparición de color marrón o rojo del complejo CuFe(CN)6, confirma la presencia del cobre

NOTA: La solución de estannito de sodio, se separa agregando NaOH 6M gota a gota a una solución fresca de SnCl2 hasta que el precipitado inicialmente formado [Sn(OH)2] se disuelva. FUENTE: Guía de laboratorio

I.

DIAGRAMAS DE FLUJOS

SEGUNDO GRUPO (Pb2+,Bi3+,Cu2+,Cd2+)

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II.

OBSERVACIONES  La solución B tiene un color turquesa claro que agregar H2SO4 6M se observa la formación de un precipitado que es de color blanco, al llevar a evaporación se observa la liberación de vapor blanco (SO3) esta liberación de vapor se genera en un corto plazo de tiempo. Después del centrifugar se observa el precipitado blanco y procedemos a decantar.  Al precipitado lo lavamos con agua que contiene 2 gotas de H2SO4 6M y no se observa algún cambio en el color del precipitado, agregamos 6gotas de NH4CH3COO 3M, 1 gota de CH3COOH 6M al calentar se agrega 2 gotas de K2Cr2O7 1M se observa que la solución se torna de un color amarillo con presencia de precipitado del mismo color este precipitado me indica la presencia de plomo.  A la solución se agrega NH3 15M hasta la alcalinidad (el papel de tornasol azul, en presencia de una solución ácida, cambia el color de azul a rojo), en nuestra solución se observa la formación de un precipitado blanco y una solución de color azul esto se obtuvo con aproximadamente 2ml NH3 15M el cual nos indica la presencia del Cu2+.  A la muestra obtenida anteriormente se procede centrifugar, procedemos a decantar y se obtiene un precipitado blanco con una capa fina de azul y una solución de color azul. Capa fina de azul en la precipitación blanca.





Al precipitado blanco con una capa fina de azul se lava con NH3 3M hasta que se observe un precipitado de color blanco una vez observado esto se agrega Na2SnO2, después de agitar bien la solución se observa la formación de un precipitado negro y una solución negra que me indica la presencia de bismuto, esta formación del precipitado se da después de agitar constantemente por 2min. A la solución de color azul obtenida se la divide en dos muestras, a la primera muestra se agrega CH3COOH 6M hasta acidez después se agrega K4Fe(CN)6 0,2 M donde se observa que la solución se torna de un color marrón claro. El color marrón me indica la presencia de cobre.

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

A la segunda muestra se adiciona KCN(ac) hasta eliminar el color azul después se añade tioacetamida 1M, se procede a calentar es ahí donde se observa que la solución de vuelve de un color amarillo que como dice en la guía esta me indica la presencia de cadmio. El color amarillo me indica la presencia de cadmio.

III.

REACCIONES QUIMICAS  Adición directa de 𝑯𝟐 𝑺 gaseoso a la solución 𝐶𝐻3 𝐶𝑆𝑁𝐻2(𝑎𝑐) + 𝐻2 𝑂(𝑙) → 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑁𝐻2(𝑎𝑐) + 𝐻2 𝑆(𝑔) PRECIPITADO Segundo grupo  El 𝑯𝟐 𝑺 con agua para la producción de iones sulfuro Subgrupo del 𝐻2 𝑆(𝑎𝑞) + 𝐻2 𝑂(𝑙) → 2𝐻2 𝑂+ (𝑎𝑞) + 𝑆 2− (𝑎𝑞) cobre  Los sulfuros reaccionan con los iones que contienen el grupo II, para formar sulfuros. 𝐻𝑔𝟐+ + 𝑆 2− (𝑎𝑞) → 𝐻𝑔𝑆(𝑠) 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑛𝑒𝑔𝑟𝑜 𝑃𝑏 𝟐+ + 𝑆 2− (𝑎𝑞) → 𝑃𝑏𝑆(𝑠) 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑛𝑒𝑔𝑟𝑜 2𝐵𝑖 3+ (𝑎𝑞) + 𝑆 2− (𝑎𝑞) → 𝐵𝑖2 𝑆3 (𝑆) 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑎𝑓é 𝐶𝑢2+ + 𝑆 2− (𝑎𝑞) → 𝐶𝑢𝑆(𝑠) 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑛𝑒𝑔𝑟𝑜 𝐶𝑑𝟐+ + 𝑆 2− (𝑎𝑞) → 𝐶𝑑𝑆(𝑠) 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑎𝑚𝑎𝑟𝑖𝑙𝑙𝑜 2𝑆𝑏𝐶𝑙62− (𝑎𝑞) + 3𝑆 2− (𝑎𝑞) → 6𝐶𝑙 − (𝑎𝑞) + 𝑆𝑏2 𝑆3 (𝑆) 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑎𝑛𝑎𝑟𝑎𝑛𝑗𝑎𝑑𝑜  

IV.

𝑆𝑛𝐶𝑙62− (𝑎𝑞) + 2𝑆 2− (𝑎𝑞) → 6𝐶𝑙 − (𝑎𝑞) + 𝑆𝑛𝑆2 (𝑆) 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑎𝑚𝑎𝑟𝑖𝑙𝑙𝑜 Las soluciones de las sales de cobre(II) añadiendo K4Fe(CN)6 𝟐𝑪𝒖𝟐+ + [𝑭𝒆(𝑪𝑵)𝟔 ]𝟒− → 𝑪𝒖𝟐 [𝑭𝒆(𝑪𝑵)𝟔 ↓ El ion Cd2+, el cianuro potásico KCN da con Cd2+ da Cd(CN2), formándose el ion complejo [Cd(Cn)4]2-. 𝑪𝒅𝟐+ + 𝟐𝑪𝑵− → 𝑪𝒅(𝑪𝑵)𝟐 ↓ 𝑪𝒅(𝑪𝑵)𝟐 ↓ +𝟐𝑪𝑵− → [𝑪𝒅(𝑪𝑵)𝟐 ]𝟐−

DISCUSION DE RESULTADOS  La cantidad agregada de H2SO4 6M juega un papel importante para la formación de un precipitado blanco, y se llevara a evaporar la solución para liberar SO3.  Al agregar al precipitado NH4CH3COO 3M, CH3COOH 6M, calentar, el calentamiento no provoca alguna reacción para la obtención del plomo, al agregar a esta se forma un precipitado amarillo que es un indicador de la presencia de plomo PbCrO4.

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





V.

El precipitado lavado de Bi(OH)3 se trata con varias gotas de solución de estannito sódico Na2SnO2 , el cual se prepara con 2 gotas de solución de SnCl2 y se añade un exceso(8 a 10 gotas) se solución 2N de NaOH y se agita bien , el ennegrecimiento del precipitado a causa de la formación del bismuto metálico confirma la presencia del Bi2+. Las soluciones de las sales de cobre(II) tienen color azul celeste, el ferrocianuro de potasio K4Fe(CN)6 a un ph menor a 7 forma con el Cu2+ un precipitado pardo rojizo de ferrocianuro de cobre. 2𝐶𝑢2+ + [𝐹𝑒(𝐶𝑁)6 ]4− → 𝐶𝑢2 [𝐹𝑒(𝐶𝑁)6 ↓ El precipitado es insoluble en ácidos diluidos, pero se disuelve en amoniaco. El ion Cd2+ en soluciones acuosas es incoloro, el cianuro potásico KCN da con Cd2+ un precipitado blanco amorfo de Cd(CN2), fácilmente soluble en un exceso de reactivo formándose el ion complejo [Cd(Cn)4]2-. 𝐶𝑑2+ + 2𝐶𝑁 − → 𝐶𝑑(𝐶𝑁)2 ↓ 𝐶𝑑(𝐶𝑁)2 ↓ +2𝐶𝑁 − → [𝐶𝑑(𝐶𝑁)2 ]2− El complejo [𝐶𝑢(𝑁𝐻3 )4 ]2+ se transforma en uno más estable [𝐶𝑢(𝐶𝑁)4 ]−3. Si después de agregar KCN se deja pasar tiocetamida 1M a través de la solución, entonces, en presencia de Cd2+ se formará un precipitado característico amarillo.

CONCLUSIONES  Se logró separar a los cationes del segundo grupo en subgrupos  El PbCrO4(presencia del plomo) estará en la solución en forma de precipitado de un color amarillo característico.  La solución [Bi3+,Cu2+,Cd2+] al añadir NH3 adquiere una coloración azul que indica presencia del Cu2+.  El precipitado después del lavado con NH3 y añadir Na2SnO2 se obtuvo una muestra cuyo nuevo precipitado es negro que es color característico de bismuto.  A la primera solución se agrega CH3COOH 6M, K4Fe(CN)6 0,2 M donde se obtiene la aparición del complejo 𝐶𝑢2 [𝐹𝑒(𝐶𝑁)6 que es de color marrón o pardo.  A la segunda porción se agrega KCN y tiocetamida dando un precipitado de color amarillo que me indica la presencia de cadmio.  Todos los iones del grupo II forman sulfuros que son insolubles en solución ácida diluida.

4. PICTOGRAMAS

ACIDO CLORIHIDRICO CORROSIVO

RIESGOS

PRECAUCIONES

La inhalación de los vapores puede producir tos, asfixia, inflamación de la nariz, garganta y tracto respiratorio superior y en casos severos, edema pulmonar, fallo circulatorio y muerte.

Almacenar en un lugar ventilado, fresco y seco y alejado de agentes incompatibles. Lejos de fuentes de calor, ignición y de la acción directa de los rayos solares. Separar de materiales incompatibles tales

PRIMEROS AUXILIOS Trasladar a la víctima al aire libre. Si la respiración es difícil, suministrar oxígeno. Lave la piel inmediatamente con abundante agua y jabón por lo menos durante 15 minutos mientras se retira la ropa y zapatos

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TIOACETAMIDA

Corrosivo. Puede causar enrojecimiento, dolor y quemaduras severas de la piel.

como agentes oxidantes, reductores y bases fuertes.

contaminados. Busque atención médica inmediata.

Nocivo en caso de ingestión Provoca irritación cutánea Provoca irritación ocular grave Puede provocar cáncer Nocivo para los organismos acuáticos, con efectos nocivos duraderos

Precauciones para una manipulación segura Usar ventilador (laboratorio). Evítese la exposición. Mantener el recipiente herméticamente cerrado. Observe el almacenamiento compatible de productos químicos.

Notas generales Quitar las prendas contaminadas. En caso de inhalación Proporcionar aire fresco En caso de contacto con la piel Aclararse la piel con agua/ducharse. En caso de irritaciones cutáneas, consultar a un dermatólogo.

5. BIBLIOGRAFIA   

Vogel, A. (1991), Química Analítica Cualitativa, 6a edición, Buenos Aires, Kapelusz, pp. 138 – 146. CURSO DE QUÍMICA ANALÍTICA. Análisis Cualitativo. A. Kreshkov, A. Yaroslávtsev. Editorial Mir Burriel, F., Lucena, F., Arriba, S., Hernández J. (2000). Química Analítica Cualitativa, 17ª Edición, España, Paraninfo, pp. 176 – 179.