Cationes

PRÁCTICA No. 4

IDENTIFICACIÓN DEL GRUPO 3 DE CATIONES

OBJETIVO
Identificar cada uno de los cationes del tercer grupo

INTRODUCCIÓN

COLOR DE LOS IONES SENCILLOS
A lo largo de la experimentación con cationes se ha llegado a percibir que en disolución acuosa, sólo los elementos que se encuentran en la parte central de la Tabla Periódica forman cationes coloreados; al hacer un examendetenido de su configuración electrónica, ésta estructura se relaciona con la posibilidad de formar cationes coloridos en disolución acuosa.
Lo anterior se establece como una norma general:
Forman cationes elementales coloreados aquellos átomos que en la envoltura más del ion, electrones de tipo “d” incompletos, mientras que si dichos electrones “d” llegan a la saturación electrónica, los ionesformados serás siempre incoloros.

Distribuciones electrónicas de elementos del periodo IV y color de sus iones
Elemento | Orbital 3d | Orbital 4S | Especie iónica |
Cromo | 5 | 1 | Cr3+ (verde) |
Manganeso | 5 | 2 | Mn2+ (rosa) |
Hierro | 6 | 2 | Fe3+ (amarillo) |
Cobalto | 7 | 2 | Co2+ (rosa) |
Níquel | 8 | 2 | Ni2+ (verde) |
Cinc | 10 | 2 | Zn2+ (incoloro) |
Aluminio | 3s | 3p| Al3+ (incoloro) |

ALGUNAS PROPIEDADES DE LOS CATIONES A ESTUDIAR

La clasificación de estos elementos en grupos se basa en el comportamiento que presentan ante los reactivos generales usados frecuentemente en la experimentación (HCl, Na2S, NH3 acuoso y NH4Cl), en esta ocasión nos centraremos en el comportamiento que presenta el grupo tres de cationes.
Este grupo incluye los cationes queprecipitan hidróxido o sulfuro con amoniaco en presencia de sulfuros como Na2S y (NH4)2S. También comprende dos subgrupos:
El IIIA formado por los cationes que forman hidróxido insoluble con amoniaco en presencia de NH4Cl y el IIIB, constituido por los cationes divalentes que precipitan sulfuro en medio amoniacal:
Subgrupo IIIA: Fe3+, Cr3+ y Al3+.
Subgrupo IIIB: Ni2+, Co2+, Mn2+ y Zn2+.En la práctica se utilizan principalmente hidróxidos de sodio y potasio ya que el comportamiento es el mismo para todos los hidróxidos alcalinos; siendo electrolitos fuertes y muy solubles, aportan a la disolución iones OH-. La acción del anión sobre los cationes depende de la acidez de los mismos, la cual aumenta en un grupo de abajo hacia arriba y en un periodo, de izquierda a derecha,además de su capacidad para formar oxocomplejos.
Cationes ácidos como el Fe3+, Al3+, Cr3+ y Mn2+ no precipitan en medios muy ácidos o solubilizan en exceso de reactivo, para poder precipitar, el medio debe ser ligeramente ácido, disolviéndose con facilidad en medios poco ácidos o alcalinos.
Aquellos que precipitan en hidróxidos estables son: Fe3+ (pardo-rojizo), Co2+ (rosa), Mn2+(blanco) y Ni2+ (verde).
Los hidróxidos anfóteros están formados por cationes ácidos con tendencia a formar oxocomplejos, como son: Cr3+, Zn2+ y Al3+, formando hidróxidos u óxidos blancos y en exceso de reactivo, aniones incoloros. El cromo es un caso especial que da coloración verde, soluble en frío y en exceso de álcali.
Con respecto a las reacciones con el amoniaco y el ion amonio, debidoa la solubilidad del gas NH3, se establece el siguiente equilibrio, dando lugar a una base:
NH3+H2O↔NH4++OH-
La diferente afinidad de cada catión por cada una de estas especies reaccionantes (OH-, NH3 y NH4-) da lugar a distintos comportamientos de los cationes con el reactivo general NH3, considerándose los siguientes casos:
1.- Precipitado de hidróxido u óxido insoluble en sales amónicas:Forman este precipitado los cationes de Fe3+, Cr3+ y Al3+. La concentración de hidroxilos que proporcionan las soluciones amoniacales es insuficiente para provocar disolución de hidróxidos por formación de oxocomplejos.
2.- Precipitado de hidróxido soluble en sales amónicas: Se comportan así cationes poco ácidos como el Mn2+, el cual al adicionar NH4-, disminuye el pH provocando la disolución de...