Práctica 7

Práctica 7

Análisis cualitativo de cationes y aniones. Formación de precipitados y disolución de los mismos por formación de complejos.

Introducción

    Esta práctica consiste en analizar de forma cualitativa diversos cationes metálicos y algunos aniones presentes en la disolución. Para ello se ha de realizar una serie de reacciones químicas que son características de cada ión lo que nos va a permitir separarlo e identificarlo. Entre las diferentes propiedades químicas de los iones, las que nos son de mayor interés para su identificación son:

-El color, la capacidad para formar sales insolubles (precipitados) y la capacidad para formar complejos solubles en una disolución acuosa.

-Los iones a identificar en esta experiencia son:

·       Cationes: Mg⁺², Ni⁺², Cr⁺³, Zn⁺², Ag⁺ y Pb⁺²

·       Aniones: Cl^-, I^- y SO₄⁼

    Para la realización de éste práctica, se va a comenzar con la identificación de los cationes metálicos. Para poder identificar un catión presente en una disolución problema, se ha de añadir una disolución que contenga un ión que forme una sal insoluble en él. Finalmente si se produce la aparición de un precipitado, ello nos confirmará la presencia del catión en la disolución original.

    A continuación, se ha de realizar la identificación de los aniones cloruro (Cl^-), yoduro  (I^-), y sulfato (SO₄⁼). Para poder identificar un anión presente en una disolución problema, se ha de añadir un catión (como sal soluble en agua), que forme una sal insoluble con él. Finalmente si se produce la aparición de un precipitado, ello nos confirmará la presencia del anión en la disolución original.

Resultados experimentales

·       Identificación de cationes metálicos:

- 1. Formación de una sal insoluble por adición de una disolución de NaOH.

Catión	¿Precipita?	Reacción iónica neta	Color del sólido
Mg+2	SÍ	Mg+2 + 2NaOH(ac)               Mg(OH)2(s) + 2Na+	Transparente
Ni+2	SÍ	Ni2+ + 2NaOH(ac)                 Ni(OH)2(s) + 2Na+	Verde aguamarina
Cr+3	SÍ	Cr+3 + 3NaOH(ac)                Cr(OH)3(s) + 3Na+	Verde oscuro
Zn+2	SÍ	Zn+2 + 2NaOH(ac)                 Zn(OH)2(s) + 2Na+	Blanco
Ag+	SÍ	Ag+ + NaOH(ac)                 Ag(OH)(s) + Na+	Marrón oscuro
Pb+2	Sí	Pb+2 + 2NaOH(ac)                Pb(OH)2(s) + 2Na+	Blanco

- 2. Disolución de Hidróxidos por adición de exceso de NaOH.

Precipitado	¿Se disuelve?	Reacción iónica neta	Color disolución
Mg(OH)2	NO	//	Blanco
Ni(OH)2	NO	//	Verde aguamarina intenso
Cr(OH)3	SÍ	Cr(OH)3(s)  + NaOH(ac)             Cr(OH)4-(s) + Na+	Verde oscuro
Zn(OH)2	SÍ	Zn(OH)2(s)  + 2NaOH(ac)            Zn(OH)4-2(s)+2Na+	Transparente
AgOH	NO	//	Marrón oscuro
Pb(OH)2	SÍ	Pb(OH)2(s)+ 2NaOH(ac)            Pb(OH)4-2(s) + 2Na+	Transparente y sólido blanco

- 3. Reacciones con NH₃.

Catión	¿Precipita?	Reacción iónica neta	Color disolución
Mg+2	Sí	Mg+2 + 2NH4(OH)(ac)          Mg(OH)2 + 2NH4+	Blanco
Ni+2	NO	Ni2+ + 4NH3(ac)               Ni(NH3)+24(ac)	Morado claro
Cr+3	Sí	Cr3+ + 3NH4(OH)(ac)          Cr(OH)3 + 3NH4+	Gris verdoso
Zn+2	NO	Zn+2 + NH3(ac)            Zn(NH3)+24	Transparente
Ag+	NO	Ag+ + NH3(ac)            Ag(NH3)+2	Transparente
Pb+2	SÍ	Pb2+ + 2NH4(OH)(ac)          Pb(OH)2+2NH4+	Blanco

·       Identificación de  los aniones cloruro (Cl^-), yoduro  (I^-), y sulfato (SO₄⁼):

- 1. Identificación de los aniones cloruro y yoduro.

Disoluciones inicial       añadida [Na+/Xˉ]     [M+n/NO3ˉ]		¿Precipita?	Ecuación iónica neta	¿Se disuelve con calor?	Color
Clˉ(ac)  +  Ag+(ac)	SÍ		Cl-(ac) + Ag+(ac)             AgCl(s)	NO	Blanco
Clˉ(ac)  +  Pb++(ac)	SÍ		Cl-(ac) + Pb++(ac)             PbCl(s)	SÍ	Blanco
Iˉ(ac)  +  Ag+(ac)	SÍ		Iˉ(ac)  +  Ag+(ac)                 AgI(s)	NO	Amarillo claro
Iˉ(ac)  +  Pb++(ac)	SÍ		Iˉ(ac)  +  Pb++(ac)            AgI(s)	SÍ	Amarillo  fuerte

Sólido  +  NH3(ac)	¿se disuelve?	Ecuación iónica neta
AgCl(s)  + NH3(ac)	Sí	AgCl(s)  +  2NH3(ac)                Ag(NH3)2+(ac) + Cl-(ac)
AgI(s)  + NH3(ac)	NO	Ag(NH3)+2(ac) + I-(ac)            AgI(s) + 2NH3(ac)

- 2. Identificación del anión sulfato.

Disoluciones inicial           añadida [Na+/SO4=] [M+n/NO3ˉ]	¿Precipita?	Ecuación iónica neta	¿Se disuelve con calor?
SO4=  +  Ag+	NO	SO4=  +  Ag+              Ag2SO4	NO
SO4=  +  Pb2+	SÍ	SO4=  +  Pb2+                  PbSO4	NO

Sólido + NaOH(ac)	¿se disuelve?	Ecuación iónica neta
PbSO4  + NaOH(ac)	SÍ	PbSO4 + 4OH-(ac)          Pb(OH)4=(ac)  +SO4-2 (ac)

Analisis de resultados y conclusiones

En ésta práctica hemos podido analizar de manera cualitativa los cationes y aniones en la formación de precipitados y disolución de los mismos por formación de complejos.

    Por lo tanto hemos podido observar como en la experiencia de formación de una sal por adición de NaOH, todos los cationes forman hidróxidos insolubles (Mg(OH)₂, Ni(OH)₂, Cr(OH)₃, Zn(OH)₂, AgOH, Pb(OH)₂)  cuando se adiciona una cantidad justa de NaOH(ac).

    Tras la experiencia anterior hemos podido comprobar como algunos de los hidróxidos insolubles anteriores se disuelven al añadir exceso de NaOH(ac), los cuales se denominan hidróxidos anfóteros (Cr(OH)₃, Zn(OH)₂, Pb(OH)₂), y aquellos que no se disuelven en exceso de NaOH(ac)  se denominan hidróxidos básicos (Mg(OH)₂, Ni(OH)₂, AgOH), éstos últimos al no disolverse precipitan.

     En la experiencia de con adición de NH₃, podemos observar como los cationes Ni⁺², Zn⁺², y Ag⁺ reaccionan con el amoniaco formando aminos complejos solubles en disolución acuosa (Ni(NH₃)⁺²₄, Zn(NH₃)⁺²₄, Ag(NH₃)⁺₂), sin embargo, los ions Mg⁺², Cr⁺³, y Pb⁺² reaccionan con el NH₃ formando los hidróxidos insolubles (Mg(OH)₂, Ni(OH)₂, AgOH) y precipitando, ello debido a que el NH₃ al ser una base débil aporta los iones hidroxilo suficientes para la formación de los hidróxilos insolubles, pero no los suficientes para disolver los hidróxidos anfóteros.

    En la experiencia de la identificación de aniones cloruro, yoduro, y sulfato, podemos observar como los aniones de Cl^- y I^- reaccionan con los cationes Ag⁺ y Pb⁺⁺ formando haluros los cuales son (AgCl, PbCl₂, AgI, PbI₂), los cuales son insolubles en agua. Para diferenciar entre los diferentes haluros que se forman, se ha de tener en cuenta que los haluros de plomo (PbCl₂, PbI₂) son solubles en agua caliente, pero los de plata (AgCl, AgI), no lo son. También cabe destacar otra propiedad que nos permite distinguir los cloruros de yoduros, puesto que el AgCl es soluble en NH₃, debido a que los iones de Ag⁺ presentes en la disolución reaccionan con NH₃ formando un complejo soluble en agua (Ag(NH₃)₂⁺). A diferencia del AgI, el cuál es más insoluble en agua, éste compuesto no se disuelve en NH₃.

    En la siguiente experiencia de identificación del anión sulfato, hemos podido diferenciar entre el anión sulfato de cloruros y yoduros, debido a que el Ag₂SO₄ es soluble en agua, mientras que el PbSO₄ es insoluble, y éste no se disuelve en agua caliente a diferencia de PbCl y el PbI, pero sí se disuelve en exceso de NaOH(ac).