El cuarto grupo analítico de cationes

FUNDAMENTO TEÓRICO

El cuarto grupo analítico de cationes comprende los iones Ca2+, Sr2+ y Ba2+. A diferencia de la mayoría de los otros cationes, los de este grupo forman unas sales poco solubles en diferentes aniones. Así, los sulfatos, los fosfatos, los oxalatos y los carbonatos de los cationes del grupo cuatro son poco solubles. Para formar sales de este grupo, para lograr así su identificación con respecto a los cationes del grupo V, en primer lugar es necesario que las sales sean poco solubles es decir, que tengan los valores de los productos de solubilidad lo menos posibles.

El mejor modo de separa los cationes del grupo IV es transformarlos en carbonatos: CaCO3, SrCO3, BaCO3. Los productos de solubilidad de estas sales son bastante pequeños (del orden de 10-9) y por eso es posible precipitar prácticamente todos los cationes del grupo IV. En virtud de lo expuesto anteriormente se puede decir que la propiedad más importante para el análisis de los cationes del grupo analítico IV, a la cual se recurre para separar sus cationes de los cationes del grupo V, es la insolubilidad práctica de los carbonatos CaCO3, SrCO3, BaCO3 en agua. Por el contrario, los sulfuros de los cationes de este grupo, son solubles en agua, al igual que los del grupo V, propiedad que los distingue de los grupos I, II y III.

Los carbonatos de los cationes del grupo IV precipitan cuando el producto de las concentraciones de los iones [Me2+][CO32-] sobrepasa en la solución el valor del valor del PSMeCO3 (donde Me2+ es un catión del grupo IV). Sin embargo, como reactivo del grupo IV se puede utilizar solamente el carbonato amónico (NH4)2CO3 ya que con Na2CO3 o K2CO3 introducimos en la solución los iones Na+ y K+; está claro que resulta imposible establecer si estos iones se encontraban antes en la solución analizada. La introducción del ión amonio no conduce a ningún error, porque se identifica en una porción separada de la solución antes de tratarla con el reactivo de grupo para el grupo IV.

Todos los metales que forman los cationes del grupo IV pertenecen al segundo grupo del sistema periódico de D. I. Mendeléiev; están situados en la primera mitad de los grandes periodos, es decir, en las series pares. Estos metales se llaman alcalino-térreos; descomponen enérgicamente al agua a temperatura de ambiente mediante la siguiente reacción:

La actividad química crece de Ca a Ba. En la misma dirección varían también otras muchas propiedades, por ejemplo, la solubilidad de las sales, las propiedades básicas de los hidróxidos, etc. Como las propiedades básicas de los cationes del grupo IV son muy acusadas, sus sales, formadas por los ácidos fuertes, casi no se hidrolizan y presentan en las soluciones una reacción próxima a la neutra (pH=7). A semejanza de los cationes del grupo V, los iones Ca2+, Sr2+ y Ba2+ tienen las capas externas de 8 electrones completas. En soluciones acuosas éstos iones son incoloros.

Reacciones de los iones Ba2+:

 El dicromato potásico K2Cr2O7; forma con el ion Ba2+ un precipitado amarillo de BaCrO4 y no de BaCr2O7, como sería de esperar. La causa radica en lo siguiente: La solución de K2Cr2O7, además de los iones Cr2O72- contiene una pequeña cantidad de iones CrO42- que se forman debido a la interacción de los iones Cr2O72- con agua.

 El ácido sulfúrico y los sulfatos solubles (iones SO42-) forman con el Ba2+ un precipitado blanco de BaSO4. Como sal poco soluble de un ácido fuerte, el sulfato de bario es insoluble en ácidos; el sulfato de bario BaSO4 se solubiliza transformándolo en BaCO3 que luego se disuelve en un ácido.

 El oxalato de amonio (NH4)2C2O4, es decir, la sal de amonio y del ácido oxálico, forma un precipitado blanco de BaC2O4. El precipitado se disuelve en HCl y HNO3 y con calentamiento también en CH3COOH concentrado.

 El hidrofosfato de sodio Na2HPO4, forma con el ion Ba2+ un precipitado blanco de BaHPO4. Precipitado que es soluble en HCl, HNO3 y CH3COOH.

Reacciones

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