quimica

1. ANÁLISIS DE CATIONES
OBJETIVO
Identificar y separar los cationes del cuarto grupo.
OBSERVACIÓN
Un análisis cualitativo de cationes se basa más que todo en separar en grupos a los
cationes existentes en una muestra líquida (mediante la adición de determinados
reactivos denominados de grupo) y, posteriormente, identificar los cationes de cada grupo
con la ayuda de reactivos específicos.
PROBLEMA
Separación e Identificación de los Cationes del cuarto grupo.
DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
Separación e Identificación de los cationes del cuarto grupo Ba2+, Ca2+, Sr2+.
HIPÓTESIS
Obtendremos como resultado que la Kps de los cationes encontrados será:
Ba2+: 8.1 x 10-9
Ca2+: 8.7 x 10-9
Sr2+: 1.6 x 10-9
JUSTIFICACIÓN
Determinar mediante una metodología experimental la separación e identificaciones de
los cationes del grupo IV y su Kps.
MARCO TEÓRICO
≈ANÁLISIS CUALITATIVO≈
El análisis Cualitativo tiene por objeto la identificación y combinación aproximada de los
constituyentes de una muestra dada. La muestra en cuestión puede ser un puro elemento
o una sustancia químicamente pura o cualquier mezcla posible. En el desarrollo de un
análisis cualitativo no solamente se llega a demostrar la presencia de determinados
constituyentes, sino que puede también obtenerse una aproximación relativa de las
cantidades de cada una de ellos en la muestra tomada. La precisión de estas cantidades
es el objeto del Análisis Cuantitativo.
En el laboratorio de Análisis Cualitativo se lleva a cabo la identificación de los iones (ya
sea cationes y aniones) que comúnmente se encuentren en una muestra. En esto
consiste propiamente el análisis Cualitativo. La identificación de los cationes y aniones se
realiza aplicando esencialmente el equilibrio iónico de ácidos y bases , las propiedades
químicas de los iones, los productos de solubilidad, la hidrólisis de las sales, la formación

2. de compuestos complejos, las soluciones buffer, las reacciones redox y la teoría de
ionización.
Hay unos 20 cationes comunes que se pueden analizar rápidamente en disolución
acuosa. Estos cationes se dividen en cinco grupos de acuerdo con los productos de
solubilidad de sus sales insolubles.
Como una disolución desconocida puede contener desde uno hasta los 20 iones, todo
análisis se debe hacer en forma sistemática, del grupo 1 al grupo 5. El procedimiento
general para separar estos 20 iones comprende la adición de reactivos precipitantes a
una disolución problema.
Cationes del Grupo I
Cuando se agrega HCl diluido a la disolución problema, solo precipitan los iones Ag+,
Hg22+ y Pb2+ como cloruros insolubles. Todos los demás iones forman cloruros solubles
y quedan en la disolución.
Cationes del Grupo II
Después de que los precipitados de cloruro se han separado por filtración, se hace
reaccionar sulfuro de hidrógeno con la disolución problema acidificada. En esta condición,
la concentración de los iones S2-que quedan disueltos, es apreciable. Por tanto, la
precipitación de los sulfuros metálicos se representan mejor como:
M(ac)2++H2S(ac)⇌MS(s)+2H(ac)+
Al añadir ácido a la disolución, este equilibrio se desplaza hacia la izquierda, de manera
que sólo precipitarán los sulfuros metálicos menos solubles, es decir, los que tengan
valores de Kps más bajos. Éstos son el Bi2S3, CdS, CuS y SnS.
Cationes del Grupo III
En esta etapa se agrega hidróxido de sodio a la disolución para hacerla alcalina. Esto
hace que el equilibrio anterior se desplace hacia la derecha. Por tanto, ahora precipitarán
los sulfuros más solubles (CoS, FeS, MnS, NiS, ZnS). Observe que los iones Al3+ y Cr3+
en realidad precipitan como hidróxidos de Al(OH)2 y Cr(OH)3 y no como sulfuros, ya que
los hidróxidos son menos solubles. Enseguida se filtra la disolución para separar los
sulfuros y los hidróxidos insolubles.
Cationes del Grupo IV
Después de que los cationes de los grupos 1, 2 y 3 se hayan eliminado de la disolución,
se agrega carbonato de sodio a la disolución alcalina para precipitar los iones Ba2+, Ca2+

3. y Sr2+ como BaCO3, CaCO3 y SrCO3. Estos precipitados también se separan de la
disolución por filtración.
Cationes del Grupo V
En esta etapa, los únicos cationes que posiblemente queden en la disolución son Na+, K+
y NH+. La presencia del NH se puede verificar añadiendo hidróxido de sodio:
NaOH(ac)+NH4(ac)+⟶Na(ac)++H2Ol+NH3(g)
Es posible detectar el gas amoniaco por su olor característico o por el cambio de color
rojo a azul del papel tornasol húmedo cuando se coloca encima (no en contacto) de la
disolución. Para confirmar la presencia de los iones Na+ y K+, por lo general se emplea la
prueba de la llama.
Se humedece un trozo de alambre de platino (elegido éste por ser inerte) con la disolución
y se quema a la llama de un mechero de Bunsen.
Cada tipo de ion metálico da un color característico cuando se calienta de esta manera.
Por ejemplo, los iones Na+ emiten un color amarillo, el color de los iones K+ es violeta y el
de los iones Cu2+ es verde.
El siguiente diagrama resume este procedimiento para separar los iones metálicos:
Disolución que contiene iones de todos los grupos de cationes
Precipitados del grupo I:
AgCl, Hg2Cl2, PbCl2
Disolución que contiene iones de los grupos restantes
Precipitados del grupo II:
CuS, CdS, SnS, Bi2S3
Disolución que contiene iones de los grupos restantes
Precipitados del grupo III:
CoS, FeS, MnS, NiS, ZnS, Al(OH)3, Cr(OH)3
Disolución que contiene iones de los grupos restantes
Precipitados del grupo IV:
BaCO3, CaCO3, SrCO3

4. Disolución que contiene iones Na+, K+, NH4+
Deben mencionarse dos puntos relacionados con el análisis cualitativo. Primero, la
separación de los cationes en grupos debe ser lo más selectiva posible. Esto significa que
hay que elegir los aniones que se agreguen como reactivos de tal forma que precipiten
sólo unos cuantos tipos de cationes. Por ejemplo, todos los cationes del grupo I forman
sulfuros insolubles. De manera que si el H2S se hiciera reaccionar desde el principio con
la disolución, pudieran precipitar hasta siete sulfuros diferentes (los sulfuros de los grupos
I y II), lo cual es indeseable.
En segundo lugar, la separación de los cationes en cada etapa debe ser tan completa
como sea posible. Por ejemplo, si no se agrega suficiente HCl a la disolución problema
para separar todos los cationes del grupo I, precipitarán con los cationes del grupo II
como sulfuros insolubles. Esto interfiere con el análisis químico anterior y lleva a
conclusiones erróneas.
RESUMEN DE HECHOS Y CONCEPTOS
1. El efecto del ión común tiende a suprimir la ionización de un ácido débil o de una base
débil. Este efecto se explica por medio del principio de Le Chatelier.
2. Una disolución amortiguadora es una combinación de un ácido débil y su base
cojugada débil (añadida en forma de sal) o una base débil y su ácido conjugado débil
(añadido en forma de sal). La disolución reacciona con pequeñas cantidades de ácido o
de base añadidos, de tal forma que el pH de la disolución permanece casi constante. Los
sistemas amortiguadores tienen una función importante en el mantenimiento del pH de los
fluidos corporales.
3. El pH en el punto de equivalencia de una valoración ácido-base depende de la hidrólisis
de la sal formada en la reacción de neutralización. En las valoraciones ácido fuerte-base
fuerte, el pH del punto de equivalencia es 7; en las valoraciones ácido débil-base fuerte, el
pH del punto de equivalencia es mayor que 7; en las valoraciones ácido fuerte-base débil,
el pH del punto de equivalencia es menor que 7.
4. Los indicadores ácido-base son ácidos o bases orgánicas débiles que cambian de color
cerca del punto de equivalencia de una reacción de neutralización entre un ácido y una
base.
5. El producto de solubilidad Kps expresa el equilibrio entre un sólido y sus iones en
disolución. La solubilidad se puede calcular a partir de Kps y viceversa.
6. La presencia de un ion común disminuye la solubilidad de una sal ligeramente soluble.
7. La solubilidad de las sales ligeramente solubles que contienen aniones básicos

5. aumenta el incremento de la concentración de iones hidrógeno. La solubilidad de sales
que tienen aniones derivados de ácidos fuertes no se modifica con el pH.
8. Los complejos se forman en disolución por la combinación de un catión metálico con
una base de Lewis. La constante de formación Kf mide la tendencia de la formación de un
ion complejo específico. La formación de un ion complejo puede aumentar la solubilidad
de una sustancia insoluble.
9. El análisis cualitativo es la separación e identificación de cationes y aniones en
disolución.