Baixe Análise de Cátions - Grupo IIIA e outras Provas em PDF para Química, somente na Docsity! Prática 1: Separação e identificação do Grupo III-A I. Introdução O Grupo III de cátions é subdividido em Grupo III-A e Grupo III-B, e o reagente de grupo é o ânion sulfeto (S2-). Está divisão está associada às características dos cátions Fe3+, Cr3+ e Al3+, alocados no Grupo III-A, que permitem a formação de hidróxidos extremamente estáveis. Por conta disso, ao invés de separá-los por meio de precipitações com sulfeto, opta-se por separar estes ânions seguindo uma marcha analítica alternativa, onde o reagente de grupo permita a precipitação de seus respectivos hidróxidos: Fe(OH)3, Cr(OH)3 e Al(OH)3. Dessa forma, o terceiro grupo de cátions é fragmentado, aumentando, portanto, a seletividade da análise. A prática a qual este relatório se refere tratou da separação e da identificação dos cátions do Grupo III- A. Tabela 1. O terceiro grupo de cátions Grupo III Forma de precipitação Grupo III-A Fe3+, Cr3+ e Al3 Hidróxidos Grupo III-B Zn2+, Mn2+, Ni2+ e Co2+ Sulfetos II. Objetivos Separar os cátions do Grupo III-A (Fe3+, Cr3+ e Al3+) através da marcha analítica proposta e caracterizá-los através de reações de identificação. III. Resultados e discussão 1. Em um tubo de ensaio, adicionou-se 10 gotas (0,5 mL) da amostra contendo os íons do grupo III-A. Em seguida, adicionou-se uma ponta de espátula de cloreto de amônio (NH4Cl) sólido e solução aquosa de amônia (NH3) em excesso, criando-se, portanto, um tampão amoniacal que limita o pH, deixando-o sempre em cerca de 10. Este controle de pH é deveras importante pois não permite que outras espécies precipitem sob forma de hidróxidos, o que fatalmente poderia ocorrer em pH mais elevado, formando interferentes que prejudicam a análise. A possibilidade de obter e manter um pH 2 24 5 10, fazem da junção NH4Cl(s) e NH3(aq) o reagente de grupo do grupo III-A. Após a centrifugação e o descarte do sobrenadante, observou-se, então, a formação de um precipitado marrom escuro que, segundo Vogel (1981), seria a combinação das cores dos hidróxidos formados: Fe3+ + 3OH- 2 1C C Fe(OH)3(S) (pp. Marrom avermelhado) Cr3+ + 3OH- 2 1C C Cr(OH)3(S) (pp. Branco) Al3+ 3OH- 2 1C C Cr(OH)3(S) (pp. Branco) 2. Aos hidróxidos formados na etapa anterior, adicionou-se hidróxido de sódio (NaOH) 6 mol.L-1 juntamente com gotas de peróxido de hidrogênio (H2O2) 3%. A adição de NaOH solubiliza os hidróxidos de alumínio e cromo, uma vez que estes possuem caráter anfótero, i.e, podem solubilizar-se tanto em meio ácido, quando em meio básico; enquanto o H2O2 promove oxidação do cromo, gerando o íon cromato (CrO4-). Dessa forma, tem-se que em solução estarão presentes o alumínio, sob a forma de hidroxicomplexo, e o cromo, sob a forma de cromato. Por outro lado, o ferro continuará sólido, uma vez que não possui características anfóteras, sob a forma de hidróxido de ferro (III), podendo ser separado. Fe(OH)3(S) + OH- 2 1 C C Fe(OH)3(S) Cr(OH)3(S) + OH- 2 1 C C [Cr(OH)4]- (aq) + H2O2 2 1 C C CrO4- (aq.) + H2O Al(OH)3(S) + OH- 2 1 C C [Al(OH)4]- (aq) 3. Ao precipitado de hidróxido de ferro (Fe(OH)3), adicionou-se ácido nítrico (HNO3) 6 mol.L-1 com o objetivo de tornar a solução ligeiramente ácida, possibilitando a reação com tiocianato de amônio 0,1 mol.L-1 que gera uma coloração vermelho sangue, extremante intenso, caracterizando então a presença de ferro. Fe3+ + 3SCN- 2 1C C Fe(SCN)3 (solução vermelho sangue) 4. À solução contendo cromo e alumínio, adicionou-se cloreto de amônio (NH4Cl) sólido em excesso. A adição deste reagente tem como objetivo reprecipitar o Al(OH)3. A reprecipitação do Al(OH)3 é efetuada com o uso de qualquer reagente que reduza satisfatoriamente a concentração de íons hidroxila . O íon amônio (NH4+) possui caráter ácido, o que faz com que o pH da solução diminua e, consequentemente, diminua a contração de íons hidroxila no meio. Esta alteração perturba o equilíbrio e o desloca no sentindo de repor os íons hidroxila, consequentemente, reprecipitando o hidróxido de alumínio, como mostram as equações abaixo. Equação 1. NH3 + H2O 2 1C C NH4+ + OH- Equação 2. [Al(OH)4]- + NH4+ 2 1 C C Al(OH)3(S) + NH3(g) + H2O (aq) Ao diminuir o pH, pela adição de NH4+, a concentração de íons hidroxila diminui (eq. 1). A partir desta perturbação, o sistema desloca o equilíbrio para repor hidroxila, repondo, consequentemente, hidróxido de alumínio. É importante salientar que um ácido forte não seria adequado a este objetivo, uma vez que uma diminuição brusca do pH leva a uma diminuição brusca de íons hidroxila, o que implica que, ao formar o Al(OH)3(S) , o sistema rapidamente dissociaria o precipitado, com a intenção de se obter os íons hidroxila novamente, conforme a equação 3. Prática 2: Amostra Desconhecida I. Objetivo Separar e identificar os cátions presentes em uma amostra desconhecida, utilizando as marchas analíticas conhecidas até a presente prática. II. Resultados e discussões Matriz de Possibilidades: Grupo I, Grupo II-A e Grupo III-A Grupo I Grupo II-A Grupo III-A Ag+ Cu2+ Fe3+ Pb2+ Cd2+ Cr3+ Hg22+ Bi+3 Al3+ Hg2+ ∄: Cd2+ pois não há reagente para determiná-lo. 1. Adicionou-se 10 gotas da amostra desconhecida, a qual possuía uma coloração esverdeada. Em seguida, adicionou-se 3 gotas de HCl 6 mol.L-1, não se observou quailquer alteração na amostra. Desse modo, concluiu-se que não havia cátions do Grupo I, uma vez que HCl é o reagente do grupo e sua adição deveria provocar alguma precipitação, caso houvesse. ∄: Ag+, Pb2+ e Hg22+ 2. Para diluir o ácido adicionado anteriormente e prosseguir-se com a análise, avolumou-se a solução a 3 m L. Adicionou-se 10 gotas de Tioacetoamida/TAA, observando-se a turvação do meio. Após um período de 10 minutos em banho- maria e a centrifugação, observou-se a formação de um precipitado escuro, evidenciando a possível presença de um dos cátions do grupo II-A. O sobrenadante foi reservado em um béquer pois pode conter algum cátion do grupo III-A. 3. Uma vez de posse do precipitado com possível presença de cátion do grupo II- A, prosseguiu-se a marcha analítica do grupo, acrescentando à amostra 5 gotas de HNO3 3 mol.L-1. Este reagente tem por objetivo precipitar os cátions Cu2+ e Bi3+, fragmentando o Hg2+ que é insolúvel em HNO3 diluído. Ao adicionar HNO3, observou-se a formação de um precipitado marrom e contrastando com o sobrenadante de coloração azulada. 4. Apesar da formação de um precipitado com o ácido nítrico, não se observou presença de Hg2+ com a reação de identificação com cloreto de estanho SnCl2 0,1 mol.L-1. ∄: Hg2+. 5. Ao adicionar NH3 em excesso à solução azulada contendo, supostamente, os íons de Cu2+ e Bi3+, não se observou a formação de nenhum precipitado, descartando, portanto, a possibilidade de existência dos íons de bismuto. A coloração azul da solução, por outro lado, indica a presença de cobre. ∄: Bi3+. 6. Ao béquer contendo o sobrenadante com os supostos cátions do grupo III-A, adicionou-se HNO3 6 mol.L-1 e levou-se o béquer ao aquecimento em placa até quase a secura. Este procedimento tem como objetivo eliminar qualquer resíduo de enxofre, através de sua volatilização sob a forma de gás sulfídrico (H2S). Em seguida, retomou-se a solução com 10 m L de água e transferiu-se a mesma de volta a um tubo, onde adicionou-se pitadas de NH4Cl e NH3 em excesso, formando um tampão amoniacal e prosseguindo-se com a análise da marcha do grupo III-A. 7. De fato, observou-se formação de precipitado com a adição de NH4Cl e NH3, evidenciando a presença de cátions do grupo III-A. Prosseguindo com a marcha, adicionou-se NaOH 6 mol.L-1 juntamente com H2O2 3%, separando o sobrenadante do precipitado. A formação de um precipitado nesta fase evidencia a presença de ferro, uma vez que seu hidróxido não se solubiliza com NaOH. Mas, para a sua confirmação, realizou-se a reação de identificação com tiocianato de amônio (NH4SCN) em meio ácido, observando a solução tomar uma coloração vermelha intensa, característica do ferro. Não se observou, no entanto, a presença de alumínio ou cromo nas reações de identificação com o sobrenadante formado nesta etapa. ∄: Al3+ e Cr3+. Laudo final: Cu2+ 3 Fe3+ III. Conclusões A determinação da composição de uma amostra desconhecida requer cuidado dobrado em relação aos interferentes. Traços de enxofre e de cobre foram encontrados na solução contendo os cátions do grupo III-A, mesmo após a etapa de separação de grupos. Dessa forma, conclui-se que a etapa mais importante em um procedimento assim é fragmentação entre os grupos, seguido da marcha analítica de cada grupo que deve ser feita cuidadosamente. IV. Conclusões Vogel, Arthur I. Química analítica qualitativa.São Paulo: Mestre Jou, 1981.