Cationes Grupo IV y V

MARCHA ANALÍTICA Y SU EXPLICACIÓN
CATIONES DEL 4TO GRUPO (Ba2+; Sr2+; Ca2+)




Solución: Cationes del 4to Grupo
Evaporar a sequedad. Agregar 1mL de NH4Cl 6M. Agregar NH4OH 15M hasta fuerte-mente alcalino. Calentar en baño María y agregar (NH4)2CO3 1,5M. Centrifugar y decantar.



Precipitado: BaCO3, SrCO3, CaCO3 Solución: Cationes del 5to grupo


La muestra pura del 4to Grupo seprepara a partir de la disolución de Ba(NO3)2, Sr(NO3)2 y Ca(NO3)2 con agua en concentraciones cada una de 0,1M, en el caso del nitrato de bario su solubilidad es baja. Al evaporar a sequedad se elimina el agua; si la solución procede de la marcha general de cationes, se eliminarán el resto de especies, quedando sólo los nitratos respectivos. Al agregar 1 mL de la solución acuosa de NH4Cl 6M sedisuelven los nitratos, por efecto del agua de dicha solución, dando:
Ba(NO3)2(s) + H2O(l) = Ba2+(ac) + 2NO3–(ac).
Al agregar NH4OH 15M hasta fuertemente alcalino, se obtiene una solución tampón o buffer (NH4Cl – NH4OH) básica de pH 9 o mayor.
Cálculo del pH del buffer usado, NH4Cl – NH4OH:
Sal: NH4Cl en el agua se disocia en NH4+ y Cl–
Luego el ión amonio se hidroliza: NH4+ + H2O =NH4OH + H+
Base: NH4OH se disocia en NH4+ y OH–
KB = [NH4+] [OH–]/[NH4OH] … (1)
En donde si [NH4OH] es la concentración de la base, CB; y [NH4+] es la concentración de la sal, CS ; reemplazando en (1):
KB = CS · [OH–] / CB
despejando la [OH–] = KB · CB / CS, aplicando logaritmos a ambos miembros:
log[OH–] = log KB + log[CB/CS] ; multiplicando por –1:
–log[OH–] = –log KB – log[CB/CS]o sea pOH = pKB – log[CB/CS] (a)

Al agregar 6 gotas de NH4OH 15M a 1mL de la solución, para llegar a alcalinidad, la nueva concentración de la base, CB = 6 gotas x 15 gotas/26 gotas = 3,46M
La concentración de la sal variará al haberse añadido las 6 gotas de NH4OH 15M a 1mL (20 gotas) de NH4Cl 6M, la nueva concentración de la sal, CS = 20 gotas x 6M / 26 gotas = 4,61M, yreemplazando en la ecuación (a):
pOH = – log 10–5 – log (3,46/4,61) = 5,12; pH = 8,8
Se considera cuantitativa o completa la precipitación, cuando la concentración de la sustancia en la solución es reducida a  10–5 moles/litro
Al calentar en baño maría y agregar (NH4)2CO3 1,5M:
(NH4)2CO3(ac) = 2NH4+(ac) + CO32–(ac)
Ba2+(ac) + CO32–(ac) = BaCO3(s) blanco.



Precipitado: BaCO3, SrCO3,CaCO3.
Lavar con agua caliente 2 veces, descartar el agua de lavado. Al precipitado agregue CH3COOH 6M gota a gota hasta disolución. Agregar luego10 gotas de CH3COONH4 3M y 1,5 mL de agua. Agregar luego K2CrO4 1M hasta completa precipitación, centrifugar y decantar.


Precipitado: BaCrO4 Solución: Sr2+, Ca2+


Se lava para eliminar las especies que pudieran estar mezcladas con elprecipitado.
Al agregar ácido acético se producen las siguientes reacciones:
CH3COOH + H2O = CH3COO– + H3O+
BaCO3(s) + 2H3O+ = Ba2+(ac) + 3H2O(l) + CO2(g)
Al agregar el acetato de amonio se forma un tampón o buffer ácido (CH3COOH – CH3COONH4):
CH3COOH + H2O = CH3COO– + H3O+
CH3COONH4 = CH3COO– + NH4+
CH3COO– + H2O = CH3COOH + OH–
NH4+ + H2O = NH4OH + H+
KA = [CH3COO–][H3O+]/[ CH3COOH ][H3O+] = KA[CH3COOH]/[CH3COO–]

Si adicionamos 13 gotas de CH3COOH 6M y 10 gotas de CH3COONH4 3M
Si CS es [CH3COO–] = 10 x 3 / 23 = 1,30 y CA es [CH3COOH] = 13 x 6 / 23 = 3,39,
pH = pKA – log(CA/CS) = –log 10–5 – log(3,39/1,30) = 5,41
Al agregar el agua solo se diluye el sistema.
Al agregar el cromato de potasio se precipita sólo el Ba2+:
Ba2+ + CrO42– = BaCrO4(s) amarillo


Solución:Sr2+, Ca2+
Agregar NH4OH 6M hasta alcalinidad. Agregar (NH4)2CO3 1,5M en exceso. Calentar, centrifugar y lavar. Disolver el precipitado con 1mL de CH3COOH 6M y dividir en dos porciones.

1ra Porción.- Agregar la misma cantidad de una solución saturada de CaSO4 y
esperar media hora.
2da Porción.- Agregar H2SO4 2N. Centrifugar y decantar.


Precipitado: SrSO4 y CaSO4...