Análisis cualitativo de sales inorgánicas

Principios del análisis cualitativo de sales inorgánicas

El análisis cualitativo de sales inorgánicas se basa en el principio del producto de solubilidad . El producto de solubilidad de un electrolito se define como el producto más alto de la concentración de iones disociados en su solución saturada, elevándose cada término de concentración a las potencias apropiadas, las potencias que representan el número de iones en solución.

Consideremos una solución saturada de una sal poco soluble B x A y que se disocia de la siguiente manera:

B x A y → xB + + yA –

Por tanto, el producto de solubilidad viene dado por K s = C B + x ∗ C A- y

K s es una cantidad constante y se denomina producto de solubilidad de la sustancia. Entonces, a una temperatura particular, el producto de la concentración molar de los iones constituyentes de un electrolito en su solución saturada es una cantidad constante y esta constante se llama el producto de solubilidad de ese electrolito. Cuando C B + x ∗ C A- y > K s , se produce precipitación y cuando C B + x . C A- y <K s , no se produce precipitación. Apliquemos ahora este concepto de producto de solubilidad al análisis cualitativo de sales inorgánicas.

Pruebas de cationes

Precipitación de iones Pb, Ag y Hg como sus cloruros: PbCl 2 , Hg 2 Cl 2 , AgCl

Los metales del Grupo I se precipitan añadiendo iones cloruro de HCl diluido. Observe la siguiente reacción de equilibrio de precipitación de AgCl.

AgCl → Ag + + Cl – entonces K s (AgCl) = C Ag + ∗ C Cl-

Al agregar HCl, estamos aumentando la concentración de iones de cloruro en solución. En algún momento, C Ag + ∗ C Cl- se vuelve mayor que K s (AgCl) y, por lo tanto, algo de Ag + y Cl – se combinarán para formar AgCl sólido. Por lo tanto, al agregar HCl, es posible eliminar los iones Ag + como AgCl. De manera similar, al agregar HCl diluido (aumentando la concentración de iones cloruro), los productos de las concentraciones de iones Pb 2+ y Cl – y los iones Hg 2 2+ y 2Cl – exceden el producto de solubilidad respectivo de PbCl 2 y Hg 2 Cl 2 y estos compuestos se precipitan en el grupo I.

Precipitación de sulfuros del grupo (II) B: Hg, Cu, Pb, Bi, Cd, As, Sb, Sn y (III) B: Ni, Co, Mn, Zn

Los sulfuros de Gr (II) B se precipitan pasando gas H 2 S en medio HCl diluido y los de Gr (III) B se precipitan pasando gas H 2 S en medio NH 4 OH. Seleccionemos dos miembros representativos de los dos grupos para la discusión. El producto de solubilidad del CuS de Gr (II) es 1 * 10 -44 y el de ZnS de Gr (III) B es 1 * 10 -23 . Los valores de los productos de solubilidad de Gr (II) son mucho más bajos que los de Gr (III) B. Según el principio del producto de solubilidad, los sulfuros metálicos se precipitarán cuando C M ++ C S– exceda el producto de solubilidad del sulfuro metálico MS. H 2 S se disocia débilmente para dar H + y S 2- en solución.

H 2 S → H + + S 2-

Esta disociación se suprime aún más mediante la adición de HCl, que es un ácido fuerte y se disocia como:

HCl → H + + Cl –

Debido al principio de Le Chatelier , la reacción se desplazará hacia la izquierda (hacia el HCl) para aliviar la tensión del exceso de producto.

El hecho de que H + sea ​​común tanto al H 2 S como al HCl hace que el HCl deprima la disociación de los sulfuros metálicos, lo que se denomina efecto de iones comunes . Este valor reducido de concentración de iones sulfuro es suficiente para superar el producto de solubilidad de los sulfuros de Gr (II) pero no de los sulfuros de Gr (III) B. Entonces, los sulfuros de Gr (III) B (NiS, CoS, MnS, ZnS) no se precipitan en medio HCl diluido.

En presencia de NH 4 OH (que se disocia en NH 4 OH → NH 4 + + OH – ) los iones OH – se combinan con los iones H + de H 2 S para producir H 2 O. Dado que algo de H + se elimina de esta manera , más H 2 disocia S para dar una alta concentración de S 2- iones. Esta alta concentración de S 2- es ahora suficiente para superar el producto de solubilidad de los sulfuros de Gr (III) B.

Precipitación de hidróxidos de Gr (III) A: Fe (OH) 3 , Al (OH) 3 , Cr (OH) 3

Los hidróxidos se precipitan añadiendo NH 4 Cl y NH 4 OH. El NH 4 OH, al ser un ácido débil, se disocia en NH 4 OH → NH 4 + + OH – . El NH 4 Cl es un electrolito fuerte y se disocia como NH 4 Cl → NH 4 + + Cl – . Debido al efecto iónico común del NH 4 + , se suprime la disociación del NH 4 OH. Con esta concentración disminuida de iones OH – , los valores del producto de solubilidad de los hidróxidos de Gr (III) A se alcanzan de manera que C M3 + ∗ C OH-(alineación vertical: super) 2> K s M (OH) 3 . Por tanto, en esta condición, se precipitan hidróxidos de Gr (III) A y no Gr (III) B.

Precipitación de carbonatos de Gr (IV): CaCO 3 , BaCO 3 , SrCO 3

Se necesitan NH 4 OH y (NH 4 ) 2 CO 3 para precipitar los carbonatos de Gr (IV).

Prueba de ion NH 4 + :

Cuando se agrega el reactivo de Nessler a una solución que contiene iones de amonio, la solución se vuelve de color amarillo intenso. Tras la adición adicional del reactivo, y a alta concentración, se forma un precipitado marrón.

Pruebas de aniones

Prueba de cloruro

La solución de muestra en un tubo de ensayo se trata con dicromato de potasio y ácido sulfúrico concentrado. Este tubo de ensayo está equipado con un corcho que conduce a otro tubo de ensayo que contiene una solución de alcohol con difenilcarbazida. El cloruro de cromilo formado en el primer tubo de ensayo es absorbido por el segundo tubo de ensayo y el color cambia a rojo violeta.

Prueba de bromuro

La solución de muestra en un tubo de ensayo se trata con dicromato de potasio y ácido sulfúrico. Se coloca un papel impregnado con fluoresceína sobre la boca del tubo de ensayo y el papel se vuelve rojo debido a la formación de eosina o tetrabromofluoresceína.

Prueba de yoduro

La solución de muestra se acidifica con ácido nítrico y luego se añaden y agitan bien agua clorada y solución de tetracloruro de carbono. La capa de CCl 4 se vuelve violeta debido a la presencia de yoduro.

Prueba de sulfuros y carbonatos

La solución de muestra, si se trata con ácido, produce efervescencia con la producción de dióxido de carbono (con carbonatos). Un gas muy maloliente se desprende de la muestra que contiene sulfuros (que es H 2 S). Esta reacción generalmente se realiza en una campana extractora.

Prueba de nitrato

La solución de muestra se trata con unas gotas de solución de ácido sulfúrico concentrado y brucina. Aparece un color rojo que cambia a naranja, amarillo y finalmente a amarillo anaranjado.

Prueba de nitrito

La solución de muestra se trata con ácido sulfanílico y alfa-naftilamina. La aparición de un color rojo debido a la formación de un tinte azoico rojo indica la formación de nitrito.

Resumen de la lección

Esta lección discutió la detección de algunos cationes y aniones en el laboratorio. Algunos cationes se identifican en medio ácido y otros en un medio básico como cloruros y sulfuros. También discutió algunas pruebas puntuales para aniones.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador