Laboratorio virtual de identificación de iones en sales

Este laboratorio virtual de identificación de iones corresponde a la práctica obligatoria (required practical) de AQA GCSE Chemistry sobre el uso de ensayos químicos para identificar los iones de compuestos iónicos desconocidos. Los estudiantes hacen ensayos a la llama y añaden hidróxido de sodio gota a gota, y luego en exceso, para hallar el ion metálico. Buscan carbonato con ácido diluido y agua de cal, haluros con ácido nítrico y nitrato de plata, y sulfato con ácido clorhídrico y cloruro de bario. Completan una tabla de resultados, deducen la fórmula de cada sal desconocida y reciben corrección al instante, sin mechero, sin ácido concentrado y sin residuos de plata ni de bario.

Relación con el currículo

• AQA GCSE Chemistry 4.8.3 (identificación de iones por medios químicos y espectroscópicos): ensayos a la llama, hidróxidos metálicos, carbonatos, haluros y sulfatos, y la práctica obligatoria sobre la identificación de los iones de compuestos iónicos desconocidos. Esta práctica solo está en GCSE Chemistry, no en Combined Science: Trilogy.
• Otros cursos: los mismos ensayos cualitativos aparecen en IB Chemistry, en la química inorgánica de A-level y en muchos currículos nacionales. Los docentes de AP Chemistry pueden usar los ensayos de precipitación junto con las ecuaciones iónicas netas (Unit 4).

Simulic no está afiliado al College Board ni a AQA, ni cuenta con su respaldo.

Antes del laboratorio (5 min)

Pide a los estudiantes que se comprometan con una predicción, en papel o como pregunta 1 del enlace de clase:

"Añades disolución de hidróxido de sodio, primero unas gotas y luego en exceso, a una disolución de cloruro de aluminio y a otra de cloruro de magnesio. ¿Qué verás en cada tubo?"

La mayoría de los estudiantes saben que los dos dan un precipitado blanco. Pocos predicen la diferencia en exceso. No los corrijas todavía.

Método en la simulación

La simulación tiene dos modos. En Sales conocidas (práctica) cada sal tiene su nombre y las ecuaciones aparecen después de cada ensayo. En Sales desconocidas la simulación elige sales al azar y los estudiantes las identifican.

1. Pon Modo en "Sales conocidas (práctica)". Elige Ensayo: Hidróxido de sodio. Prueba AlCl₃, MgCl₂, CuSO₄, FeSO₄ y FeCl₃: pulsa Añadir unas gotas de NaOH y luego Añadir NaOH en exceso.
2. Elige Ensayo: Ensayo a la llama. Pulsa Limpiar el hilo y luego Mojar el hilo en la sal y Poner en la llama para LiCl, NaCl, KCl, CaCl₂ y CuCl₂. Después prueba KCl justo después de NaCl sin limpiar el hilo.
3. Haz los ensayos de carbonato, haluros y sulfato con Na₂CO₃, NaCl, KBr, NaI y K₂SO₄. En los haluros, prueba también Acidificar con HCl diluido en el NaI para ver por qué se usa ácido nítrico.
4. Cambia Modo a "Sales desconocidas". Con cada incógnita, haz todos los ensayos y elige lo que viste en los botones bajo los pasos. La tabla de resultados se va llenando.
5. Elige el catión, el anión y la fórmula de cada incógnita, y pulsa Comprobar respuestas. Nuevas incógnitas da un grupo nuevo.

Muestra	Color de la llama	NaOH, unas gotas	NaOH en exceso	HCl diluido, gas en agua de cal	HNO₃ y luego AgNO₃	HCl y luego BaCl₂	Fórmula
Incógnita A
Incógnita B
Incógnita C

Resultados esperados

Estas observaciones salen de la simulación en el modo Sales conocidas:

Ion	Ensayo	Lo que ven los estudiantes
Li⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cu²⁺	llama	carmesí, amarillo, lila, rojo anaranjado, verde
Al³⁺	NaOH	precipitado blanco que se disuelve en exceso
Ca²⁺	NaOH	un poco de precipitado blanco
Mg²⁺	NaOH	precipitado blanco que queda en exceso
Cu²⁺	NaOH	precipitado azul
Fe²⁺	NaOH	precipitado verde que se vuelve marrón poco a poco en la superficie
Fe³⁺	NaOH	precipitado marrón
CO₃²⁻	HCl diluido y luego agua de cal	burbujea; el agua de cal se enturbia
Cl⁻, Br⁻, I⁻	HNO₃ y luego AgNO₃	precipitado blanco, crema, amarillo
SO₄²⁻	HCl y luego BaCl₂	precipitado blanco

Tres errores de método se ven con claridad:

• El KCl probado después del NaCl sin limpiar el hilo da una llama mezclada, y la simulación avisa de restos de la sal anterior. Después de limpiar, la llama es lila.
• El NaI acidificado con HCl da un precipitado pálido, blanco amarillento, porque los iones cloruro añadidos precipitan como AgCl.
• El Na₂CO₃ con BaCl₂ y sin ácido da un precipitado blanco, un falso positivo de sulfato.

Preguntas para los estudiantes

1. (Predicción, se repite después del laboratorio) ¿Qué pasa al añadir NaOH, y luego en exceso, al AlCl₃ y al MgCl₂?
2. ¿Por qué se limpia el hilo del ensayo a la llama antes de cada ensayo?
3. ¿Qué ves al añadir NaOH al FeSO₄, primero unas gotas y luego en exceso?
4. ¿Qué sal da una llama lila, ningún precipitado con NaOH, no burbujea con ácido, da un precipitado crema con AgNO₃ acidificado y nada con BaCl₂ acidificado?
5. Acidifica el NaI con HCl diluido antes de añadir AgNO₃. ¿Qué ves y por qué hay que usar ácido nítrico en su lugar?

Respuestas para el docente: (1) Los dos dan un precipitado blanco; solo el de aluminio se disuelve en exceso. (2) Para eliminar los restos de la sal anterior, que se mezclarían con el color de la llama nueva o lo ocultarían. (3) Un precipitado verde que queda en exceso y se vuelve marrón poco a poco en la superficie. (4) KBr. (5) Un precipitado pálido, blanco amarillento. El HCl añade iones cloruro, que precipitan como AgCl blanco sea cual sea la sal y ocultan el AgI amarillo. El ácido nítrico elimina los iones carbonato sin añadir iones haluro.

Ideas erróneas frecuentes

• "Un precipitado blanco con NaOH significa aluminio." El Ca²⁺ y el Mg²⁺ también dan precipitados blancos. Solo el ensayo con NaOH en exceso los distingue.
• "Cualquier ácido sirve antes de añadir nitrato de plata o cloruro de bario." El HCl añade Cl⁻ y el H₂SO₄ añade SO₄²⁻, así que cada uno da un falso positivo en uno de los ensayos.
• "Una llama amarilla demuestra que la sal es de sodio." Un resto de sodio en un hilo sucio basta para volver amarilla la llama.

Ampliación

• Vidrio de cobalto: en el modo Sales conocidas elige la mezcla de NaCl + KCl. La llama se ve amarilla. Marca Vidrio de cobalto: el vidrio absorbe el amarillo del sodio y deja ver el color del potasio.
• Haluros en más profundidad: la simulación de iones haluro distingue AgCl, AgBr y AgI con disolución de amoníaco.

Preguntas frecuentes

¿Pueden los estudiantes hacer la práctica obligatoria sin laboratorio?

Pueden practicar todos los ensayos e identificar incógnitas con corrección al instante. Úsala antes del laboratorio real para que los estudiantes conozcan el orden de los pasos, o en su lugar cuando falte tiempo.

¿Las incógnitas son las mismas para todos los estudiantes?

No. Cada estudiante recibe un grupo al azar, así que los compañeros no pueden copiarse las fórmulas. Por eso el conjunto de preguntas usa el modo Sales conocidas, donde las respuestas son fijas.

¿Cómo evito que los estudiantes usen las ecuaciones como pistas?

En el modo Sales desconocidas las ecuaciones solo aparecen después de una respuesta correcta o después de Ver soluciones. Desmarca "Describir las observaciones con palabras" para que los estudiantes lean el dibujo en lugar del texto.

Simulaciones y guías relacionadas

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