Prueba para iones metálicos

Iones metálicos: definición y tipos

Así pues, los fuegos artificiales contienen metales, y estos metales son los responsables de sus brillantes colores. Por ejemplo, los fuegos artificiales rojos suelen contener litio. Sin embargo, el litio de los fuegos artificiales no está en forma de átomos de litio. En cambio, está en forma de iones de litio, un tipo de ion metálico. Veamos los iones metálicos un poco más de cerca.

Definición de ión metálico

En primer lugar, ¿qué son los iones metálicos?

Por ejemplo, los átomos de litio tienen 3 protones y 3 electrones. Tienen carga neutra y los representamos con las letras Li. Los iones de calcio, en cambio, tienen 3 protones pero sólo 2 electrones. Tienen una carga positiva de +1. Los representamos con las letras ^Li+.

Tipos de iones metálicos

Hay muchos tipos de iones metálicos. Aquí tienes algunos de los más comunes que encontrarás en tus estudios de GCSE. Hemos incluido información sobre sus cargas, estructuras electrónicas y el número de electrones que han perdido en comparación con su átomo neutro:

Iones metálicos y compuestos iónicos

Los iones metálicos no suelen encontrarse solos. En su lugar, se enlazan con iones negativos para formar un compuesto iónico. Por ejemplo, los iones de litio de los fuegos artificiales rojos suelen estar unidos a iones carbonato (^CO3-). Sin embargo, podemos separar los iones de los compuestos iónicos disolviéndolos en agua. Así se forma una solución acuosa.

Pruebas de los iones metálicos positivos

Ahora que sabemos lo que son los iones metálicos, podemos ver cómo realizar pruebas para detectarlos. Hay dos pruebas principales para los iones metálicos positivos que debes conocer para tu examen GCSE:

• La prueba de la llama.
• La prueba del hidróxido de sodio.

Primero veremoslas pruebas de la llama. Ciertos iones metálicos arden con colores brillantes cuando los sostienes en la llama de un mechero Bunsen, y ésta es una forma de identificarlos. Aprenderás el método de este experimento y los resultados que puedes esperar.

A continuación te presentaremos la prueba del hidróxido de sodio. Ciertos iones metálicos forman un precipitado de hidróxido cuando se mezclan con hidróxido sódico (NaOH). El precipitado también puede utilizarse para identificar el ion metálico desconocido. Una vez más, conocerás el método, junto con los resultados.

Prueba de los iones metálicos: prueba de la llama

Si sumerges una varilla metálica en una solución que contenga un ion metálico, la varilla se cubre del ion. A continuación, puedes probar a mantener el extremo húmedo de la varilla en la llama de un mechero Bunsen. Algunos iones metálicos hacen que la llama cambie de color. Por ello, las llamadas pruebas de la llama son una forma práctica de comprobar la presencia de iones metálicos.

Método

A continuación te explicamos cómo realizar pruebas de llama para identificar iones metálicos desconocidos:

1. Sumerge un asa de alambre en ácido clorhídrico concentrado (HCl) y mantenla en la llama azul de un mechero Bunsen. Esto limpia el bucle.
2. Sumerge el bucle en el ácido concentrado una segunda vez antes de sumergirlo en una solución que contenga un ion metálico desconocido. También puedes sumergir el asa en un sólido iónico en polvo.
3. Mantén de nuevo el asa en la llama del mechero Bunsen. Observa el aspecto de la llama. ¿Sigue siendo azul o cambia de color?
4. Sigue manteniendo el bucle en la llama hasta que ésta se aclare. A continuación, repite el proceso con otra solución de iones metálicos o con otro sólido iónico. Asegúrate de limpiar el bucle entre cada prueba, como hiciste en el paso 1.

Fig. 1: Diagrama que muestra el proceso de una prueba de llama para iones metálicos.

Resultados

Verás que algunos iones metálicos arden con colores brillantes. Sin embargo, algunos no tienen ningún efecto visible sobre la llama. Con un poco de suerte, obtendrás los siguientes resultados:

Aquí tienes una guía visual de los colores de llama producidos al quemar los metales de la tabla anterior:

Fig. 2: Los colores de la llama producidos por diversos iones metálicos en las pruebas de la llama...

Prueba de los iones metálicos: la prueba del hidróxido sódico y los precipitados de hidróxido

Ya hemos terminado de ver las pruebas de la llama: ésa es la primera forma de identificar iones metálicos que se ha tratado. Sin embargo, existe una prueba alternativa habitual para los iones metálicos. Se conoce como prueba del hidróxido sódico y funciona formando un precipitado de hidróxido metálico. Verás, algunos precipitados de hidróxido metálico son completamente insolubles. Otros son solubles, pero sólo en exceso de hidróxido de sodio. Además, algunos son blancos, mientras que otros son coloreados. El precipitado de hidróxido nos ayuda a identificar el ion metálico.

Método

Para realizar la prueba del hidróxido de sodio

1. Vierte aproximadamente 10 ^cm3 de una solución de catión metálico en un tubo de ensayo.
2. Añade unas gotas de solución de hidróxido sódico (NaOH) al tubo de ensayo utilizando una pipeta.
3. Observa cualquier cambio y anota los resultados.
4. Añade poco a poco más hidróxido sódico hasta que sobre, anotando de nuevo cualquier observación.
5. Repite el experimento con diferentes soluciones de cationes metálicos.

Resultados

Al igual que en la prueba de la llama, en este experimento algunos iones metálicos dan un resultado evidente. En cambio, otros no producen ningún cambio visible. Éstos son los resultados que puedes esperar al realizar la prueba de los iones metálicos con hidróxido sódico:

Prueba de los iones metálicos: pros y contras

Por último, consideremos los pros y los contras de las pruebas para iones metálicos. Puede que ya hayas pensado en algunas ventajas e inconvenientes de las pruebas mientras leías este artículo. Si no es así, intenta pensar en algunas ahora: criticar procesos y técnicas químicas es una habilidad útil. Por ejemplo, ¿las pruebas de la llama sirven para todos los metales? ¿Son fáciles de realizar o requieren un equipo especializado? Además, ¿te dicen algo los resultados sobre la cantidad de ion metálico presente?

Pues bien, tanto la prueba de la llama como la del hidróxido sódico son ejemplos de pruebas químicas sencillas. No requieren ningún equipo especializado y son baratas y sencillas de realizar en cualquier laboratorio. Sin embargo, tienen sus inconvenientes:

• Las pruebas químicas de iones metálicos no son tan exactas, sensibles ni precisas como los métodos instrumentales de análisis químico, como la espectroscopia de emisión de llama. Además, son mucho más lentos.
• Las pruebas químicas tampoco te informan de la concentración o cantidad de iones metálicos presentes. En consecuencia, estas pruebas se utilizan mejor cualitativamente, no cuantitativamente.
• Además, las pruebas de la llama y la prueba del hidróxido sódico no pueden utilizarse con muestras traza.
• Además, ambas pueden dar resultados similares para varios cationes diferentes. Además, no todos los metales dan cambios visibles en estas dos pruebas. Esto significa que tienes que realizar más pruebas para determinar su identidad.
  • Por ejemplo, el litio no es el único metal que arde con una llama roja. Metales como el estroncio también lo hacen, y puede ser difícil distinguir las distintas tonalidades.
  • Del mismo modo, en la prueba del hidróxido sódico, los iones ^Ca2+, ^Mg2+ y ^Al3+ producen un precipitado blanco.
• Por último, no pueden utilizarse para mezclas de iones metálicos.