CATIONES Y ANIONES. Química Analítica

Transcripción

1 CATIONES Y ANIONES TEMAS A DESARROLLAR 1ra parte Prof. Dra. M. Cristina Vescina Introducción al análisis químico Introducción a selectividad y especificidad Clasificación de Interferencias Ensayos en blanco, testigo y control Repaso de propiedades periódicas Cationes: ensayos preliminares acción de reactivos generales 1

2 REACCIÓN ANALÍTICA Es cualquier reacción química que produce un fenómeno observable y/o medible que se relaciona con una o más sustancias Cualitativa Cuantitativa Sensibilidad General Selectiva Específica Muestra: Parte representativa del material a analizar Analito: sustancia objeto del análisis Técnica: Medio (instrumental o químico) de obtener información sobre el analito Procedimiento analítico: Conjunto de operaciones aplicadas al análisis de una muestra Análisis cualitativo Establece la identidad química de los componentes de la muestra Análisis cuantitativo Establece la cantidad relativa de los componentes de la muestra en forma numérica 2

3 PROCESO ANALÍTICO Definicióndel problema analítico Obtención de una muestra representativa. Conservación Elecciónde la técnica de análisis Tratamiento previo de las muestras: pulverización, secado, disolución, extracción, eliminación de interferencias, concentración, etc. Observación y/o Medición de la propiedad del analito (análisis cualitativo, análisis cuantitativo) Obtención de resultados Evaluación de la confiabilidad de los resultados Elaboración del informe ANALITOS MUESTRA INTERFERENTES MATRIZ 3

4 INTERFERENCIAS ALTERAN EL RESULTADO DEL ANÁLISIS TIPOS DE INTERFERENCIAS: positiva negativa enmascaramiento EN TODOS LOS CASOS HAY QUE ELIMINARLAS Prueba o ensayo en blanco Prueba o ensayo control Prueba o ensayo testigo Se usan para asegurar que el resultado es correcto Muestra + Reactivo Resultado + ó - Se debe corroborar haciendo en paralelo 4

5 PRUEBA O ENSAYO EN BLANCO solvente + reactivos Si da positivo indica: contaminación con el analito resultado negativo OK contaminación con interferentes positivos Permite hacer correcciones para evitar la interferencia y rehacer el ensayo PRUEBA O ENSAYO TESTIGO Solución estándar de analito/s + reactivo/s resultado positivo Resultado negativo indica: el reactivo está vencido problemas con la técnica no debidos a la muestra Permite ver cómo es y qué características tiene un resultado positivo 5

6 PRUEBA O ENSAYO CONTROL Solución estándar del analito + Muestra + Reactivos Resultado negativo indica: Resultado Positivo presencia de interf. negativos en la muestra Aporta información cuando el resultado del análisis es negativo TABLA PERIÓDICA Y QUÍMICA ANALÍTICA Grupo: numerados de izquierda a derecha, en total 18 muestran tendencia gradual y paulatina de sus propiedades los principales: 1, 2 y del 13 al 18 (IIIb, IVb, Vb, VIb, VIIb y O) Períodos: filas numeradas de arriba hacia abajo 6

7 Clasificación de los elementos en: Metales: conducen la electricidad, brillo metálico, maleables y dúctiles No metales: no conducen la electricidad, no poseen brillo metálico, no son maleables, tampoco dúctiles Metaloides: aspecto de metal pero se comportan como no metal PROPIEDADES PERIÓDICAS Repaso de propiedades periódicas Electronegatividad Radio iónico Potencial de ionización Estabilidad de los iones en medio acuoso 7

8 PROPIEDADES PERIÓDICAS ELECTRONEGATIVIDAD fuerza con que un átomo atrae a los e - de un enlace la diferencia de electronegatividad entre dos elementos es indicativa de la validez del modelo de enlace propuesto: dif. pequeñas (< 1.5) corresponden a uniones covalentes diferencias mayor que 2, se ajustan a enlaces iónicos RADIO ATÓMICO 8

9 elem.c/ PI elem.c/ PI POTENCIAL DE IONIZACION (PI) indica la tendencia a formar iones al descender por el grupo (relación con radio atómico) de izq. a derecha ( la carga nuclear efectiva) forman cationes c/facilidad, conducen la electricidad al estado sólido improbable que formen cationes y conduzcan la electricidad ESCALA DE TRABAJO Según cc. de constituyentes: Macroconstituyentes: % Microconstituyentes: % Trazas: ppm Ultratrazas: ppb 9

10 ANÁLISIS CUALITATIVO Muestra de composición conocida: reacciones de identificación Muestra de composición desconocida: ensayos preliminares reacciones de identificación Cationes Aniones ANÁLISIS DE CATIONES Ensayos Preliminares Caracteres organolépticos: aspecto color olor 10

11 ANÁLISIS DE CATIONES Ensayos Preliminares Reacción al medio: neutra ácida ANÁLISIS DE CATIONES Ensayos Preliminares Reactivos generales (peq. cant y exceso): Hidróxido de sodio/potasio Carbonato de sodio/potasio Cianuro de potasio Amoníaco 11

12 ACIDEZ DE LOS CATIONES Prop. periódica que depende de: radio iónico carga o valencia relación q/r (potencial iónico) a > acidez del catión q/r (acidez de cationes) > intestabilidad en medio acuoso hidrólisis estab.de cationes sencillos ACIDEZ DE LOS CATIONES En medio acuoso: los iones están solvatados (nro. más frecuente 4 ó 6) Capacidad polarizante (es mayor para los iones pequeños y con carga elevada) Agua: molécula polarizable A > capacidad polarizante pérdida de iones hidrógeno Al(H 2 O) H 2 O Al(OH) (H 2 O) H 3 O + Al(OH) (H 2 O) H 2 O Al(OH) 2 (H 2 O) 4+ + H 3 O + Al(OH) 2 (H 2 O) 4+ + H 2 O Al(OH) 3 (H 2 O) 3 + H 3 O + 12

13 CARÁCTER ÁCIDO DE LOS CATIONES DEL GRUPO IIa CARÁCTER ÁCIDO DE LOS CATIONES DEL PERÍODO III 13

14 Carácter ácido de los estados de oxidación del Mn Grado de oxidac. q/r Especies iónicas Carácter Estabilidad Observaciones II 25.0 Mn 2+ Poco ácido Estable Mn(OH) 2 precipita a ph 8.5 III 45.5 Mn 3+ Acido Inestable Se estabiliza formando complejos y como Mn 2 O 3 IV 66.5 No existe Muy ácido - Estable como MnO 2 VI No se conoce MnO 4 2- (Mn 6+ no existe) VII 152 MnO 4 - (Mn 7+ no existe) Muy ácido Muy ácido Estable en medio alcalino Estable en cualquier medio ANÁLISIS DE CATIONES Ensayos Preliminares Agregado de reactivo general: no hay cambios aparición de precipitado p disolución total o parcial del ppdo Se dismuta en medio ácido

15 ACCIÓN DEL HIDRÓXIDO DE SODIO NaOH Na + + OH - No reaccionan: Na + ; K + ; Ca 2+ ; Ba 2+ (cationes neutros o poco ácidos) Hidróxido insoluble en exceso de reactivo: Mg 2+, Mn 2+ ; Cd 2+, Co 2+, Ni 2+, Fe 2+, Fe 3+, Bi 3+ (cationes poco ácidos y no nobles) Cd OH - Cd(OH) 2 Hidróxido soluble en exceso de reactivo: Zn 2+, Pb 2+, Al 3+,Cr 3+ (cationes muy ácidos) Zn OH - Zn(OH) 2 Zn(OH) 2 + OH - Zn(OH) - 3 ACCIÓN DEL HIDRÓXIDO DE SODIO NaOH Na + + OH - Óxidos insolubles en exceso de reactivo: Hg 2+ ; Ag + (cationes de metales con características más o menos nobles) 2Ag + + 2OH - (cationes de metales considerados seminobles) Ag 2 O + H 2 O Cu OH - Cu(OH) 2 (verde) CuO calor (negro) Liberan gases: NH 4 + NH 4+ + OH - NH 3 + H 2 O 15

16 ACCIÓN DEL AMONÍACO No reaccionan: Na +, K +, NH 4+, Ca 2+, Ba 2+ Hidróxido insoluble en exceso de reactivo: Mg 2+, Mn 2+, Fe 2+, Fe 3+, Bi 3+, Pb 2+, Al 3+, Cr 3+ Pb (H 2 O) H 2 O Pb (OH)(H 2 O) 3+ + H 3 O + NH 3 + H 3 O + NH 4+ + H 2 O Pb(OH)(H 2 O) 3+ + H 2 O Pb(OH) 2 (H 2 O) 2 + H 3 O + NH 3 + H 3 O + NH 4+ + H 2 O ACCIÓN DEL AMONÍACO Hidróxido soluble en exceso de reactivo: Zn 2+, Cd 2+, Co 2+, Ni 2+, Cu 2+ Co(H 2 O) H 2 O Co(OH)(H 2 O) 3+ + H 3 O + NH 3 + H 3 O + NH 4+ + H 2 O Co(OH)(H 3+ +H +H + 2 O) 2 O Co(OH) 2 (H 2 O) 2 3 O NH 3 + H 3 O + NH 4+ + H 2 O Co(OH) NH 3 Co(NH 3 ) OH - 16

17 ACCIÓN DEL AMONÍACO Ag (OH) Ag 2 O Ag + rápidamente (blanco) (pardo) Ag (NH 3 ) 2 + en exceso 17

18 ACCIÓN DEL AMONÍACO Formación de amidomercuriatos: Hg 2+ ; Hg 2 2+ HgCl NH 3 ClHg(NH 2 ) + NH 4+ + Cl - 2 Hg 2+ + NO NH 4+ + H 2 O HgO.NO 3 Hg(NH 2 ) + 3 NH 4 + Hg 2 2+ forma ppdo negro mezcla de Hg metálico (negro) y de una sal básica amido mercúrica (blanca) NH 4 + ACCIÓN DEL CARBONATO DE SODIO NH CO 3 2- NH 3 + HCO 3 - No precipitan: it Na +, K + Carbonatos neutros o normales: Mn 2+, Fe 2+, Ca 2+, Ba 2+, Ni 2+, Ag + CO Mn 2+ MnCO 3 Carbonatos básicos de composición variable: Mg 2+, Pb 2+, Cd 2+, Co 2+, Bi 3+, Hg 2+, Zn 2+, Cu 2+ 18

19 ACCIÓN DEL CARBONATO DE SODIO Hidróxido y liberan dióxido de carbono: Fe 3+ ; Al 3+ ; Cr 3+ Al(H O) 3+ + H O Al(OH)(H O) H O CO H 3 O + HCO H 2 O Al(OH)(H 2 O) H 2 O Al(OH) 2 (H 2 O) 4+ + H 3 O + HCO H 3 O + H 2 CO 3 + H 2 O Al(OH) 2 (H 2 O) 4+ + H 2 O Al(OH) 3 (H 2 O) 3 + H 3 O + CO H 3 O + HCO H 2 O ACCIÓN DEL CIANURO DE POTASIO No precipitan: Na +, K +, Ca 2+, Ba 2+ Hidróxido y liberan ácido cianhídrico: Bi 3+, Al 3+, Cr 3+ Al(H 2 O) H 2 O Al(OH)(H 2 O) H 3 O + CN - + H 3 O + HCN + H 2 O Al(OH)(H 2 O) H 2 O Al(OH) 2 (H 2 O) 4+ + H 3 O + CN - + H 3 O + HCN + H 2 O Al(OH) 2 (H 2 O) 4+ + H 2 O Al(OH) 3 (H 2 O) 3 + H 3 O + CN - + H 3 O + HCN + H 2 O 19

20 ACCIÓN DEL CIANURO DE POTASIO Hidróxido y liberan ácido cianhídrico por la alcalinidad de hidrólisis del cianuro: Mg 2+ CN - + H 2 O CNH + OH - Mg OH - Mg(OH) 2 ACCIÓN DEL CIANURO DE POTASIO Cianuros metálicos insolubles en exceso de rvo.: Pb 2+ 2CN - + Pb 2+ Pb(CN) 2 Cianuros metálicos soluble en exceso de rvo.: Zn 2+ ; Cd 2+ ; Co 2+ ; Ni 2+ ; Hg 2+ ; Mn 2+ ; Ag + 2CN - + Ni 2+ Ni(CN) 2 Ni(CN) 2 + 4CN - Ni(CN)

21 ACCIÓN DEL CIANURO DE POTASIO Cianuro metálico con transformación posterior: Cu 2+ Cu CN - Cu(CN) 2 2(Cu(CN) 2 + e - CuCN + CN - 2CN - (CN) 2 + 2e - CuCN +2 CN - Cu(CN) 3 2- ACCIÓN DEL CIANURO DE POTASIO NH 4 + NH CN - NH 3 + HCN Fe 3+ Fe CN - Fe (CN)6 3- ferricianuro Fe 2+ Fe CN - Fe (CN) 6 4- ferrocianuro 21

22 BIBILOGRAFÍA o Guía de Trabajos Prácticos, Cátedra de o Cualitativa, Burriel Martí F., Lucena Conde F., Arribas Jimeno S., Hernández Méndez J. 15 a edición, Ed. Paraninfo, 1994 o Fundamentos de, Skoog D., West D., Holler J., Crouch S., 8 va edición, Ed. Thomson,

23 Preguntas...? 23