CATIONES

            Se incluyen aquí, además de aquellos elementos que forman cationes elementales, muchas especies hidrolizadas o complejas que son lo bastante inestables y que precipitan con los reactivos de los cationes y se incluyen por lo tanto entre estos últimos.

             Entre éstas las especies SbCl4-, SbCl6-3, AsO4-3, AsO2-, BiCl4-, HgCl2 HgCl4-2, etc. y SbCl6-2, Los aniones como MnO4-, Cr2O7-2, SeO4-2, SeO3-2, TeO4-, TeO3-2, que se reducen por la acción del sulfuro (S=) en soluciones ácidas y dan cationes elementales o elementos nativos que luego se los detecta.

            Los cationes pueden clasificarse en varios grupos según su comportamiento con diversos aniones (por ej. Iones Cl-, S2-, HO-, CO32-, SO42-, etc.).

            De las diversas clasificaciones propuestas, la más popular y satisfactoria desde el punto de vista de la práctica de laboratorio, de la industria y de la aplicación de la teoría de las soluciones, es la que se basa en precipitaciones sucesivas con ion Cl-, ion S2- en medio ácido, ion S2- en medio básico y con ion CO32.

            Los cationes pueden clasificarse en varios grupos según su comportamiento con diversos aniones (por ej. Iones Cl-, S=, HO-, CO3-2, SO4-2, etc.).

            De las diversas clasificaciones propuestas, la más popular y satisfactorio desde el punto de vista de la práctica de laboratorio, de la industria y de la aplicación de la teoría de las soluciones, es la que se basa en precipitaciones sucesivas con ion Cl-, ion S= en medio ácido, S= en medio básico y ion CO3-2, tenemos:

Ubicación en la tabla periódica

            Para realizar un estudio de las diferencias y similitudes químicas y físicas de los iones en solución, sólo tendremos en cuenta aquellos elementos considerados comunes y/o importantes o de con una abundancia relativamente alta en la naturaleza.

 

Grupo 1º:

            Comprende a los cationes que forman cloruros insolubles en medio ácido y a los óxidos más o menos hidratados en medio ácido:

Ag+, Pb2+, Hg22+, Tl+ y W (VI).

            El Au+ y el Cu+ no se incluyen debido a que son inestables en medio acuoso y pasan a su estado de oxidación mayor y por lo tanto entra en el 3º grupo (Au3+) y 2º grupo (Cu2+) respectivamente.

 

Reacciones para Ag (I)

+ HCl (c) ® AgCl (ppdo blanco)

+ HCl (exc.) ® Complejos clorados AgCl32- o Ag Cl2-

+NH3 (3M) ® Complejos aminados Ag(NH3)2+

+ H+ ® AgCl (blanco)

+ KCN (s) ® Complejos cianurados Ag(CN)2-

+ H+ ® AgCN (blanco)

+ Na2S2O3 (0.05M) ® Complejos de tiosulfatos Ag(S2O3)23-

+ Ø  ® Ag2S (ppdo negro)

+ KI (0.5M) ® AgI (ppdo amarillo)

+ NH3 (3M) ® insoluble, se pone blanco

+ HNO3 (3M) ® insoluble

+ KCN (s) ® Ag(CN)2-

+ Na2S2O3 (0.05M) ® Ag(S2O3)23-

+ K2CrO4 (1M) ® Ag2CrO4 (ppdo rojo)

+ HAcO (6M) ® insoluble

+ HNO3 (3M) ®Ag+ (soluble)

+ NH3 (3M) ®Ag(NH3)2+

+ 1 gota de

+ 1 gota de HNO3 ®

(0.03% en acetona)

ppdo rojo - violeta

el reactivo orgánico es la p-dimetil amino bencilidén rodanina

 

Reacciones para Hg (I)

Cuidado: Todas las sales de mercurio solubles son venenos potentes

+ HCl (6M) ® Hg2Cl2 (ppdo blanco - calomel)

+ NH3 (3M) ® Hgº (ppdo negro) +Hg(NH2)Cl (ppdo blanco)

+agua regia (oxidante) ®  Hg2+ (soluble)

+ K2CrO4 (1M) ® Hg2CrO4 (ppdo amorfo, pardo)

+H2O Ø ® Hg2CrO4 (ppdo cristalino rojo)

+ KI (0.5M) ® Hg2I2 (ppdo verde amarillo)

+KI (exc) ® Hgº + Complejos iodurados HgI42-

+SnCl2 (0.25M en HCl 1:5) ® Hg2Cl2 (ppdo blanco)

+SnCl2 (exc) ® Hgº (negro)

+ NH4OH ®

NO3- + Hgº (negro)

 

Reacciones para Pb (II)

+ HCl (6M) ® PbCl2 (ppdo blanco)

+ HCl (exc.) ® Complejos clorados PbCl42- o PbCl3-

+ H2O Ø ®  soluble

+ H2SO4 (3M) ® PbSO4 (ppdo blanco)

+ HNO3 (3M) ® Pb2+ (soluble)

+ H2SO4 (c) ® Pb2+ (soluble)

+ NaOH (6M) ® Pb(OH)2 (ppdo blanco)

+ NaOH (exc.) ® PbO22-

+ NH4AcO (3M) ® Pb(AcO)2 y sales complejas poco disociadas

+ K2CrO4 (1M)  ® PbCrO4 (ppdo amarillo)

+ KI (0.5 M) ® PbI2 (ppdo amarillo)

+ KI (exc) ® Complejos iodurados PbI42- o PbI3-

+ 1 gota de

® Complejo intenso rojo

(0.01% en Cl4C)

el reactivo orgánico es la ditizona

 

Reacciones para Tl (I)

+ HCl (6M) ® TlCl (ppdo blanco)

+ HCl (exc) ® insoluble

+ H2O Ø ® soluble

+ K2CrO4 (1M) ® Tl2CrO4 (ppdo amarillo)

+ KI (0.5M) ® TlI (ppdo amarillo)

+ Na2S2O3 (0.05M) ® insoluble

Reacciones para W (VI)

+ HCl (6M) ® WO3.nH2O (ppdo blanco)

+ H2O Ø ® WO3 (ppdo amarillo)

+ Znº + HCl (c) ® W5+ azul (W2O5)

+ exc ® pasa incoloro

+ SnCl2 + H+ ® W5+ azul (W2O5) o complejos color ambar

Grupo 2º:

            Aquellos cationes cuyos sulfuros son insolubles en ácidos diluidos. Precipitan con H2S en medio ácido 0,3 N:

Cd2+, Cu2+, Pb2+, Hg2+, Bi+3, Sn2+/4+, As+3/5+, Sb3+/5+, Se4+, Te4+, Pt2+, Au+/3+ y Mo (VI)

 

Reacciones para Cu (II):

+ H2S (g) ® CuS (ppdo negro)  
+ HNO3 (3M) ® S¯ + Cu2+ (solución azul) + NO­
+ KCN (s) ® Cu(CN)43- incoloro + S2- + SCN-
+ NaOH (2 M) ® insoluble
+ NH3 (3 M) ® CuSO4.Cu(OH)2 (ppdo verde azulado)
+ NH3 (exc.) ® Cu(NH3)42+ azul
+ KCN (s) ® CNO- + Cu(CN)86- o Cu(CN)43-
+ Feº ® Cuº (ppdo rojo sobre el Fe)
+ KCN (s) ® Cu(CN)2 (ppdo amarillo)
+ KCN (exc.) ® (CN)2­ +  + Cu2(CN)2 (blanco)
+ CN- (exc.) ® Cu2(CN)86-
+ 1 gota de (solución alcoholica al 2%) + vapores de NH3 ® Verde
El reactivo orgánico es (a~benzoinoxima) - Cuprón

Reacciones para Cd (II):

+ H2S (g) ® CdS (ppdo amarillo)
+ H2SO4 (1.5 M) ® Cd2+ (soluble)
+ NaOH (6 M) ® Cd(OH)2 (ppdo blanco)
+ NaOH (exc.) ® insoluble
+ NH3 (3 M) ® Cd(NH3)42+
+ KCN (s) ® Cd(CN)2 (ppdo blanco)
+ KCN (exc.) ® Cd(CN)42+ +
+ H2S (g) ® CdS (ppdo amarillo)

Reacciones para As (III):

+ H2S (g) ® As2S3 (ppdo amarillo)
+ HNO3 (c) ® AsO33- + SO42- (solubles)
+ NaOH (6 M) ® AsO33- + AsS33- (solubles)
+ Znº ® AsH3­
+ Ø ® Asº (ppdo negro)
+ papel embebido en AgNO3 ® Agº (ppdo negro)

Reacciones para As (V):

+ H2S (g) ® As2S3 (ppdo amarillo)
+ HNO3 (c) ® AsO43- + SO42- (soluble)
+ NaOH (6 M) ® AsS43- + AsO3S3- (soluble)
+ Znº ® AsH3­
+ Ø ® Asº (ppdo negro)
+ papel embebido en AgNO3 ® Agº (ppdo negro)
+ solución magnesiana ® Mg(NH4)AsO4 (ppdo blanco - cristales agujas)
+ AgNO3 (0.05 M) ® Ag3AsO4 (ppdo pardo chocolate)
+ HNO3 (3 M) ® AsO43- (soluble)
+ NH3 (3 M) ® AsO43- (soluble)
Nota:
Mixtura magnesiana: MgCl2 5.5% + NH4Cl 15.5% en solución de NH3 (35 mL NH3 (c) por 100 mL)

Reacciones para Hg (II):

Cuidado: Todas las sales de mercurio solubles son venenos potentes

+ H2S (g) ® Hg3Cl2S2 (blanco amarillento) ® HgS (ppdo negro)
+ NaOH (2 M) ® insoluble (con exc. de S2- forma complejos)
+ Cuº (lámina) ® Hgº se deposíta sobre el Cu y forma amalgama
+ 1 gota de ® Azul o violeta
(al 1% en alcohol)
el reactivo orgánico es la difenilcarbazida
+ KI (0.5 M) ® HgI2 (ppdo rojo)
+ KI (exc.) ® Complejos iodurados como el HgI42-
+SnCl2 (0.25 M en HCl 1:5) ® Hg2Cl2 (ppdo blanco - Calomel) + Hgº (ppdo negro)

Reacciones para Bi (III):

+ H2S (g) ® Bi2S3 (ppdo pardo)
+ HNO3 (3M) Ø ® Bi3+ (soluble) + NO­ + Sº
+ HCl (c) Ø ® Bi3+ (soluble) + Sº
+ NaOH (6 M) ® Bi(OH)3 (ppdo blanco)
+ H2O Ø ® BiO(OH) amarillo claro
+ H2O2 (10 vol) ® HBiO3 (ppdo pardo)
+ NaHSnO2 ® Biº (ppdo negro)
+ KI (0.5 M) ® BiI3 (ppdo negro)
+ KI (exc.) ® BiI4- (naranja)
+ H2O ® (BiO)I (anaranjado)
Nota:
Preparación de la solución de NaHSnO2: 1 mL de solución de SnCl2 (0.25 M en HCl 1:5) + NaOH (6 M) agregado gota a gota hasta disolver el ppdo que se forma inicialmente

Reacciones para Sb (III):

+ H2O ® (SbO)Cl (ppdo blanco)
+ HCl (c) ® Sb3+ + SbCl4- (solubles)
+ H2S (g) ® Sb2S3 (ppdo anaranjado)
+ HCl (c) Ø ® Sb3+ (soluble)
+ NaOH (6 M) ® SbS2- + SbO2-
+ Feº (en 1/2 HCl) ® Sbº (ppdo negro)
+ HCl (c) + 1 cristal de KNO2 + Ø, enfriar bajo canilla + 1 gota de

® violeta

(al 0.01% en solución acuosa)

 

el reactivo orgánico es Rodamina B

Reacciones para Sn (II):

+ NaOH (2 M) ® Sn(OH)2 (ppdo blanco)
+ NaOH (exc.) ® HSnO2- o SnO22-
+ H2S (g) ® SnS (ppdo pardo)
+ HCl (c) ® Sn2+ + SnCl42- (soluble)
+ Znº (en 1/2 HCl) ® Snº + Zn2+

Reacciones para Sn (IV):

+ H2S (g) ® SnS2 (ppdo amarillo)
+ NaOH (6 M) ® SnS32- + Sn(OH)62- o SnO32-
+ Feº (en 1/2 HCl) ® Sb2+ + Fe2+

Reacciones para Mo (VI):

+ Znº (en 1/2 HCl) ® (Mo5+ + Mo6+) azul ® Mo5+ verde ® pardo
+ H2S (g) ® azul ® MoS3 (ppdo pardo)
+ NH4SCN (1 M) ® amarillo
+ SnCl2 (0.25 M) + EtAcO ® Mo(SCN)63- (rojo) o [MoO(SCN)5]2-

Reacciones para Se (IV) y Se (VI):

Operar con las 2 soluciones en paralelo

+ H2S (g) ® SeS2
SeS3
se descomponen
+ Ø ® Seº + Sº (ppdo rojo o amarillo rojizo)
+ BaCl2 (1 M) ® BaSeO3 y BaSeO4
+ KI (0.5 M) + HCl (c) ® Seº (ppdo rojo) + I2 (solución marrón)
+ Na2S2O3 (0.05 M) ® Seº (ppdo rojo) se decolora al I2

Reacciones para Pt (IV):

+ H2S (g) ® PtS2 (ppdo pardo oscuro)
+ KCl (1.3 M) ® K2PtCl6 (ppdo amarillo cristalino octaédrico)

Reacciones para Au (III):

+ H2S (g) ®  Au2S3 (ppdo negro) ® en caliente Auº
+ SnCl2 (0.25 M) en HCl 1:5 ® Auº + Sn4+ (púrpura de Cassius -Auº adsorbido sobre el Sn(OH)2)

Reacciones para Te (IV):

+ H2S (g) ® TeS2 (ppdo pardo)
se descompone ® Teº (ppdo negro)+ Sº
+ KI (0.5 M) ® Teº (ppdo negro) + I2 (solución marrón)
+ KI (exc.) ® TeI62- (rojo soluble)
+ Na2S2O3 (0.05 M) ® Teº (ppdo negro) se decolora al I2

Grupo 3º:

            Incluye los cationes que precipitan hidróxidos o sulfuros con el H2S en medio buffer NH3/NH4+:

Be2+, Fe2+, Mn2+, Zn2+, Co2+, Cr3+, Ni2+, Al3+, Ce3+, Ti4+, V (VI) y U (VI)

 

Grupo 4º:

            Constituido por los cationes que precipitan con el (NH4)2CO3 en presencia del buffer NH3/NH4+:

Ca2+, Sr2+, Ba2+

 

Grupo 5º:

            Integra aquellos cationes que no precipitan por los reactivos anteriores en esas condiciones:

NH4+, Na+, Mg2+, K+, Rb+, Cs+, Li+

 

            Se observa que los elementos quedan bien definidos en estos grupos a excepción del Pb2+. Esto es debido a la solubilidad del PbCl2 (esta precipitación no es cuantitativa ya que es insuficiente para permitir la completa eliminación de la especie en el grupo 1º)

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Realizado por:
                      Panorama DyG
                      Juan A. Mock D.    jazzjam2162@jahoo.com
                      Marcelo G. Pérez   marcelo_gabriel@yahoo.com