Análisis químicos por vía seca (página 2)

ENSAYOS A LA LLAMA
(DISCUSIÓN)

Los vapores de ciertos elementos imparten un color
característico a la llama. Esta propiedad es
usada en la identificación de varios elementos
metálicos como sodio, calcio, etc.. La coloración
en la llama es causada por un cambio en los
niveles de energía de algunos electrones de los
átomos de los elementos. Para un elemento particular la
coloración de la llama es siempre la misma,
independientemente de si el elemento se encuentra en estado libre o
combinado con otros.

ENSAYOS A LA LLAMA EN LAS
MEZCLAS

En una mezcla cada elemento exhibe a la llama su propia
coloración, independientemente de los demás
componentes. Por lo tanto, el color a la llama para una mezcla de
elementos estará compuesto por todos los colores de sus
componentes. Ciertos colores sin embargo, son más intensos
y más brillantes, enmascarando a aquellos de menor
intensidad. El color amarillo del sodio, por ejemplo,
opacará parcialmente a todos los demás. Por esto
un ensayo a la
llama ordinario no resulta de mucha utilidad en la
identificación de las mezclas. En
estos casos es recomendable usar filtros de color, o un
espectroscopio. Usualmente, la interferencia del sodio, en una
mezcla donde los componentes sean sales de sodio y potasio, puede
ser eliminada por medio de un vidrio azul de
cobalto, el cual absorbe la luz amarilla pero
transmite la luz violeta del potasio. Por medio de ese filtro es
posible detectar la llama violeta del potasio aún en
presencia del sodio.

2.- COLORACIÓN A LA
PERLA:

Algunas sustancias fundidas en el extremo del
hilo de platino da unas perlas que toman diferentes colores
según las sustancias que se agreguen en pequeña
cantidad y según el carácter oxidante o reductor de la llama
empleada. Las perlas pueden ser acidas (bórax, sal de
fosfato) o alcalinas (carbonatos de sodio o potasio)

Cuando una muestra
sólida inorgánica es sometida a un calentamiento en
la flama ésta se oxida o se reduce. Para poder
identificar los productos de
la oxidación o la reducción se requiere de un medio
que sea capaz de absorberlos y retenerlos; si la sustancia tiene
color se utiliza el bórax
(Na2B407 10H2O), pero
si es incolora o blanca se usa la sal de fosfato de sodio y
amonio (NaNH4 HPO4). Estas dos sustancias
al calentarse se deshidratan y funden produciendo unas perlas
vítreas transparentes.

Si éstas se calientan nuevamente sin llegar a la
fusión
y se ponen en contacto con unas partículas de muestra, la
perla las absorbe y al calentarla actúa como ácido
formando los boratos y ortofosfatos de los cationes con los que
se combina.

Si el catión tiene varios números de
oxidación, el color que se produce en la perla en la zona
oxidante puede ser diferente al que se produce en la zona
reductora; estos colores son característicos de cada
catión.

Las reacciones que tienen lugar entre la muestra y el
medio en las diferentes zonas de la flama se pueden ilustrar
tomando como ejemplo el Cu+2:

En condiciones oxidantes (presencia del O2
del aire).

Cu+2 + ½ O2
® CuO +
Na2B4O7 ® Cu(BO2)2 +
2NaBO2

Perla verde azulado.

En condiciones reductoras (presencia del carbono de los
gases
reductores

del mechero).

2Cu2(BO2)
2 + C ®
Cu2(BO2)2 +
Na2B4O7 + CO

Perla incolora.

2Cu2(BO2)2 +
4NaBO2 + 2C ® 4Cu +
2Na2B4O7 + 2CO

Perla café
rojizo.

La coloración resultante de las perlas depende
del catión presente en la muestra, de las condiciones
(oxidantes o reductoras), de la temperatura
y de la cantidad de muestra.

2.1. Ensayos en
la perla de Bórax.- Un alambre de platino similar al
empleado en los ensayos a la llama se emplea para los ensayos
mediante la perla de bórax. Se dobla en redondo, el
extremo libre del alambre de platino para formar un
pequeño anillo a través del cual pueda pasar una
cerilla común. El anillo se calienta en la llama de
bunsen hasta el rojo y luego se introduce rápidamente en
bórax pulverizado. El polvo adherido se mantiene en la
parte mas caliente de la llama; la sal se hincha al perder su
agua de
cristalización y luego se contrae dentro del anillo
formando una perla vítrea incolora, transparente que se
compone de una mezcla de meta borato de sodio y
anhídrido bórico

Na2B4O7
= 2NaBO2 + B2O3

La perla se humedece y se toca la sustancia finamente
pulverizada de modo que una pequeña cantidad de la misma
se adhiere a la perla. Es importante emplear una pequeña
cantidad de sustancia, pues, de otro modo la perla se tornara
obscura y opaca por el calentamiento subsiguiente. La perla con
la sustancia adherida se calienta primero en la llama reductora
inferior, se deja enfriar y se observa el color. Después
se calienta en la llama oxidante inferior, se deja enfriar y de
nuevo se observa el color.

Se obtienen colores característicos con sales
de cobre,
hierro,
cromo, manganeso, cobalto y níquel.

Después de cada ensayo, se
saca la perla del alambre, calentándolo a fusión
y después de sacudirla, para eliminar la perla fundida,
se sumerge el alambre en un recipiente con agua. La perla de
bórax proporciona, también, un método
excelente para limpiar el alambre de platino; la perla de
bórax se hace correr de un extremo a otro del alambre
repetidas veces mediante un calentamiento apropiado y,
después, se la saca con una sacudida brusca.

Pasos para la Identificación de los
Cationes

1. Tomar el asa con el alambre de Pt y se prepara la
   perla como se indicó en el paso no. Uno, cuidando de que
   quede transparente.
2. Impregne una pequeña porción de cada
   una de las sales acercándola a la punta del alambre de
   Pt (con la perla ya formada).
3. Examine la coloración que produce a la perla
   la muestra acercándola a la zona oxidante del mechero y
   posteriormente a la zona reductora.
4. Hacer las observaciones tanto en la zona fría
   como en la zona caliente.
5. Limpiar el alambre de Pt con el HCl diluido entre un
   ensayo y el siguiente.

2.2.- Ensayo a la Perlas de fósforo: La
perla se hace de modo similar a la del bórax,
empleándose sal microcósmica, Na(NH4)
HPO4 . 4H2O. la perla es incolora,
transparente y contiene metafosfato de sodio:

Na(NH4) HPO4 =
NaPO3 + H2O + NH3

Que se combina con los oxidos metalicos dando
ortofosfatos frecuentemente coloreados. Así con las
sales de cobalto, se obiene una perla de fosfato
azul:

NaPO3 + CoO =
NaCoPO4

El vidrio de metafosfato de sodio difícilmente
se combina con los anhídridos. La sílice en
particular, no se disuelve en la perla de fosfato. Cuando un
silicato es frecuentemente calentado en la perla, se libera
sílice y esta queda en suspensión en la perla en
forma de una masa setranslucida, llamada " esqueleto" de
sílice que se ve en la perla durante y despes de la
fusion. Esta reaccion se emplea para determinar
silicatos:

CaSiO3 + NaPO3 = NaCaPO4 +
SiO3

Sin embargo, es de hace notar que muchos silicatos sde
disuelven completamente en la perla de modo que, la ausencia
del esqueleto de sílice no es prueba concluyente de la
ausencia de silicatos.

En general, las perlas de bórax son más
viscosas que las de fosfato, por lo que se adhieren mejor al
anillo del alambre de platino. Los colores de los fosfatos son
generalmente similares a los de las perlas de bórax y
además, por lo común, son más intensos;
los colores de las perlas de fosfatos de los elementos mas
comunes son:

2.3.- Ensayos a la Perla de carbonato de Sodio.-
La perla de carbonato de sodio se prepara fundiendo una
pequeña cantidad de carbonato de sodio en el anillo del
alambre de platino en la llama de bunsen; se obtiene una perla
blanca, opaca. Si se la humedece y se toca nitrato de potasio
para que se adhiera un poco del mismo, después , una
pequeña cantidad de un cimpuesto de magnesio y se calienta
en la llama oxidante, se obtiene una perla verde de manganeso de
sodio:

MnO + Na2Co3 + O =
Na2MnO4 +CO4

Con compuestos de cromo se obtiene una perla amarilla
debido a la formación de un cromato de sodio:

2CrO3 + 4Na2CO3 +
3O2 = 4Na2CrO4 +
4CO2

3.- ENSAYO SOBRE
CARBÓN.-

Se emplea para estos ensayos la llama luminosa de
bunsen( la entrada completamente cerrada). En la cavidad de un
trozo de carbón se coloca la muestra pura o mezclada con
algún fundente ( carbon , Na2CO3) y se somete a la accion
del dardo de un soplete que puede ser oxidante y/o reductora. Se
produce una llama reductora colocando en el pico del soplete un
poco fuera de la llama del mechero se sopla con suavidad para que
el cono sea el que actue sobre la sustancia.

Una llama oxidante se obtiene manteniendo el pico del
soplete a un tercio dentro de la llama y soplando algo mas
fuertemente en direccion paralela al bordel pico del mechero; la
punta extrema de la llama debe actuar sobre la
sustancia.

Se puede observar los siguientes
fenómenos:

2. Deflagración.- Debido al
   desprendimiento de oxigeno con
   facilidad, se produce por la presencia del nitrato, clorato,
   bromato. perclorato, etc.
3. Decrepitación.- Por rotuta violenta de
   cristales que contiene agua de interposición como por
   ejemplo NaCl, Galena(PbS), baritina.
   • Metales que producen botón: Cu: rojo
     soluble en HNO3; Ag blanco soluble en
     HNO3; Sn: blanco soluble en HCl(10 N); Au:
     amarillo soluble en agua regia.
   • Metales que producen aureolas y boton:Sb:
     botón quebradizo gris y aureola blanca a azul; Bi:
     botón quebradizo gris; aureola amarilla anaranjado;
     Pb: boton maleable gris, tizna el papel y aureola
     amarilla
   • Metales que producen aureola de oxido: As :
     blanca muy volátil Zn: amarilla en caliente, blanca
     en frió; Cd pardo
     rojiza.
   • Metales que se reducen pero no funden
     fácilmente, quedan a manera de pajitas o polvo: Pt,
     Fe, Ni, Co, Pd, Ir, Os.

   Algunas técnicas para algunos
   elementos:

   Material:

   – Mechero Bunsen.

   – Tubos de ensaye.

   – Soplete de boca.

   – Agitador de vidrio.

   – Pinzas para tubo de ensaye.

   -Gradilla

   Procedimiento:

   TÉCNICA DE LA PLATA:

   1. Practicar una horadación sobre un trozo de
   carbón vegetal con ayuda de una navaja de
   afeitar.

   2. Depositar en la horadación una
   pequeña cantidad de mezcla formada por
   AgNO3 y NaCO3. Fijar con una gota de
   agua destilada.

   3. Lanzar sobre la sustancia la llama reductora
   del mechero empleando un soplete de boca.

   4. Observar la formación del gránulo
   metálico o botón de plata, para comprobarlo,
   colocar el botón en un tubo de ensayo y adicionar
   una gota de HNO3 concentrado. El botón se
   disuelve, diluir esta solución con unas gotas de
   agua destilada y agregar HCl, se produce un precipitado
   blanco de cloruro de plata.

   TÉCNICA PARA EL PLOMO:

   1. Repetir el proceso
   anterior hasta la formación del granulo
   metálico.

   2. Observar la formación de un botón
   metálico y a su alrededor una aureola de color
   amarillo que denota la presencia de plomo. Para
   comprobarlo, colocar el botón metálico en un
   tubo de ensaye y adicionar 4 gotas de solución de
   HNO3 diluido y caliente y 4 gotas de
   K2Cr2O7; en presencia de
   plomo se ocasiona un cambio de color, observándose
   un color amarillo.

   TÉCNICA PARA EL BISMUTO:

   1. Repetir el procedimiento anterior hasta la
   formación del botón
   metálico.

   2. Observa la formación del granulo
   metálico y a su alrededor una aureola de color
   amarillo que denota la presencia del bismuto; para
   comprobarlo, colocar el botón metálico en un
   tubo de ensaye y adicionar unas gotas de NaOH, se forma un
   precipitado de color blanco de hidróxido de bismuto,
   calentarlo y observar que se descompone precipitando como
   el Bi(OH)3 de color amarillo.

   TÉCNICA PARA EL FIERRO:

   1. Repetir el procedimiento anterior hasta la
   formación de laminillas metálicas para
   comprobar la presencia del fierro, desprender del
   carbón las laminillas y colocarlas en el tubo de
   ensaye y adicionar unas gotas de HCI, una vez disueltas las
   laminillas adicionar unas gotas de HNO3, una
   gota de KSCN y en presencia de este se produce una
   coloración roja.

   TÉCNICA PARA EL
   NÍQUEL:

   1. Repetir el procedimiento anterior hasta la
      formación de laminillas metálicas y para la
      comprobación de la presencia del Ni, se desprende la
      laminilla y se coloca en un tubo de ensaye, se disuelve en
      unas gotas de HCI – HNO3, después se
      agregan unas 3 o 4 gotas de NH4OH y 3 o 4 gotas
      de dimetilglioxima, en presencia de Ni se produce un
      precipitado rojo.

   SEGUNDA PARTE

   FUNDAMENTO:

   Los compuestos de aluminio,
   calentados con el carbonato de sodio sobre el carbón y
   con la ayuda del soplete de boca, producen óxidos
   infusibles blancos incandescentes, que humedecidos con
   solución de nitrato de cobalto y calentados nuevamente
   se convierten en una masa azul llamada AZUL DE THERNARD. En
   el caso del Zn, el procedimiento es semejante al del Al, pero
   el ZnO formado no brilla si no que se torna amarillo en
   caliente y blanco en frío. Además con el
   nitrato de cobalto da un color verde llamado VERDE DE RINMAN,
   de zincato cobaltoso. Para reconocer compuestos de azufre se
   emplea la llamada prueba Hépar que consiste en
   reconocer compuestos de azufre tales como: sulfatos,
   sulfitos, etc. En este ensayo se aprovecha la acción reductora de la llama y del
   carbón para que los compuestos de azufre pasen hasta
   la forma de sulfuros y estos a su vez se hacen reaccionar
   sobre una moneda de plata para formar una mancha negra de
   sulfuro de plata.

   TÉCNICA PARA EL ALUMINIO:

   1. Practicar una pequeña horadación
   sobre un trozo de carbón vegetal con ayuda de una
   navaja.

   2. Depositar en la horadación una
   pequeña cantidad de mezcla formada por
   Al2(SO4)3 y
   Na2CO3 y fijar con una gota de agua
   destilada.

   3. Lanzar sobre la sustancia la flama reductora del
   mechero empleando el soplete de boca.

   4. Agregar al óxido de aluminio formado,
   unas gotas de solución de
   Co(NO3)2, calentando nuevamente se
   convierte en una masa azul, formándose una aureola
   blanca.

   TÉCNICA PARA EL ZINC:

   1. Se procede en la misma forma que para el
   aluminio, variando las sales a ensayar, en este caso son:
   ZnSO4, con Na2CO3,
   después de formado el óxido de zinc se le
   pone una gota de nitrato de cobalto y se calienta dando una
   coloración a verde:

   TÉCNICA PARA EL AZUFRE:

   1. Para éste ensayo se utilizan compuestos
   de azufre, el producto
   final de reducción es una masa que se separa del
   carbón cuidadosamente y se deposita en una moneda de
   plata limpia, se adiciona una gota de agua destilada, se
   deja unos minutos para que reaccione y finalmente se
   observa una mancha negra de Ag2S.

   Reacciones de los elementos dados:

   

   Observaciones:

   PLATA. Se hacen gránulos color plata y la
   aureola sobre el carbón es blanca, pero la
   comprobación es poco observable.

   PLOMO. Forma una aureola café con una
   masa amarilla y forma

   gránulos de Pb metálico. Al
   agregar dicromato de potasio se forma un

   precipitado de color amarillo.

   BISMUTO. Forma una aureola amarilla con blanco y
   gránulos metálicos, pero al adicionar
   hidróxido de sodio forma una solución violeta
   cuando debe notarse un precipitado color
   amarillo.

   FIERRO. No forma aureola, solo unas
   láminas color gris oscuro y la comprobación
   produce el rojo oscuro deseado.

   NIQUEL. Forma una aureola color café
   marrón con laminillas color verde.

   ALUMINIO. Burbujea al contacto con el agua,
   muestra una aureola color blanco.

   ZINC. Forma una masa infusible color verde con
   una aureola color blanco

   AZUFRE. No se realizó la reacción con
   la moneda de plata.

   4.-
   ENSAYOS EN TUBO CERRADO:

   Consiste en someter a calentamiento la
   muestra en un tubo de ensayo cerrado donde no hay
   fenómenos de oxidación a falta de corriente de
   aire. Se observan cambios de color, fusion, volatilizacion
   (olor), sublimación y disociaciones.

   Cambios de color: El SnO2 y el TiO2
   son blancos en frió y amarillos en caliente. Sales de
   Cu, Ni, Mn, Au, Ag, Fe se vuelven pardas y negras por
   formarse óxidos.

   Los óxidos de Bi y Cd son pardos en calientes
   y el oxido de Pb es amarillo.

   Fusión.- Las sales hidratadas
   difícilmente fusibles presentan olo la fusion acuosa.
   Las sales anhidras fácilmente fusibles presentan
   fusion ignea. Ej.; hidroxidos alcalinos, AGNO3, AGCl, PbCl2,
   etc. Otras sales hidratadas presentan ambas fusiones..

   Sublimación.- Los sublimados
   pueden ser:

   Blancos: sales de amonio, As2O3, SbO3, SeO2,
   cloruros de Cd, Hg, Sn, Pb.

   Amarillos: S, As2S3, HgI2, PbI2, FeCl3,
   tiosulfatos alcalinos

   Rojos: CrCl3, Sb2S3

   Rojo Violeta: I2

   Azul: CoCl2

   Gris metalico: As, Se, HgS, Hg.

   Desprendimiento de gases y
   vapores:

   Gases incoloros e inodoros:

   Oxigeno.- (antiva combustión o llama), procede de
   nitrato, nitritos, cloratos, yodatos, bromatos,
   peróxidos, etc.

   CO.- (arde con la llama azul), procedede
   oxalatos, formiatos, etc.

   CO2.-(forma precipitado blanco con agua de
   barita. Procede de carbonatos.

   Gases incoloro pero con olor:

   Cianógeno ( arde con la llama purpurea), es
   venenoso, procede de cianuros: AgCN, Hg(CN)2,
   ferricianuros.

   H2S, ( arde con llama azul ) se reconoce con papel
   de acetato de plomo, procede de sulfuros,
   tiosulfatos.

   SO2 ( se reconoce por su olor), se reconoce con
   papel de almidon y KIO3, procede de tiosulfatos, sulfito,
   sulfato, azufre.

   Amoniaco, con papel de tornasol. De sales
   amoniacales, bases organicas nitrogenadas

   Gases coloreados:

   Amarillos: cloro, procede de cloruros: AuCl3,
   PtCl4

   5.- ENSAYOS EN TUBO
   ABIERTO.-

   En este caso, además de las reacciones que se
   producen en el de tubo cerrado, debidas a la acción
   del calor, se
   suman las debidas al oxigeno del aire caliente que oxida el
   azufre, arseniuros, sulfuros, etc. Se producirá gases
   olorosos, SO2, vapores arsenicales y amoniaco.

   Sublimación: blanco: compuestos arsenicales y
   de antimonio, selenio, sales de amonio.

   Rojo: tíoantimoniatos Amarillo: compuestos de
   mercurio

   6.- ENSAYOS ESPECTROSCÓPICOS.
   ESPECTRO DE LLAMA.

   El único modo seguro de
   emplear los ensayos a la llama en el analisis es
   descomponiendo la luz por dispersión e identificando
   los elementos presentes por sus líneas
   características. El instrumento empleado para
   descomponer la luz se llama espectroscopio.

   7.- CONCLUSIONES.-

   Hemos vista varios métodos en ensayos por vía seca
   y se tiene a llama como factor indispensable para estos
   metodos, se entiende como uno de los métodos
   cualitativos mas sencillos y rapidos que se puedan hacer
   en el análisis químico.

    

   Ruben Barbaran Sulca

4. Producción de botón, glóbulo
   metálico o una aureola.- Se evidencia propiedades
   como fusibilidad, volatilidad, reductibilidad.