Cations

ANÁLISE QUALITATIVA DE CÁTIONS

• OBJETIVOS

A prática experimental realizada teve como objetivo principal a identificação de cátions através de métodos convencionais a partir de via úmida para os cátions do Grupo I (Ag+, Pb++ e Hg) e de via seca para os cátions do grupo V (Li+,Na+, K+, NH4+, Mg++).

• REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

A importância da análise de cátions é a identificação ou pesquisa dos elementos ou íons que constituem uma substância. Quando dispomos de uma amostra desconhecida, a primeira exigência é, geralmente, determinar quais as substâncias que nela estão presentes. Este problema pode ser encontrado, em alguns casos, na forma modificada de identificarem-se as impurezas presentes numa amostra ou, talvez, de confirmar-se a ausência de algumas impurezas especificadas. A resolução destes problemas está no domínio da Análise Química Qualitativa (TEIXEIRA, 2010).

Para fins de análise qualitativa sistemática, segundo Fadigas, os cátions são classificados tomando-se por base sua peculiaridade a determinados reagentes. A classificação baseia-se no modo como os cátions reagem pela formação ou não de precipitados. Por isso, pode-se dizer que a classificação dos íons mais comuns é baseada nas diferenças de solubilidade de seus cloretos, sulfetos e carbonatos. Os cátions comuns, que não reagem com nenhum destes reagentes, formam um grupo que inclui os íons magnésio, sódio, potássio, amônio, lítio e hidrogênio. Segundo Fadigas os cinco grupos são divididos da seguinte forma:

I) Os cátions desse grupo formam precipitado com ácido clorídrico diluído. Os íons deste grupo são: o chumbo (Pb2+), mercúrio (I) (Hg2+) e prata (Ag+).

II) Formam precipitados com ácido sulfídrico em meio ácido mineral diluído. Alguns dos íons deste grupo são: mercúrio (II) (Hg2+), cobre (Cu2+), bismuto(Bi3+), cádmio (Cd2+), arsênio (III) (As3+) e o arsênio (V) (As5+).

III) Formam precipitados com sulfeto de amônio em meio neutro ou amoniacal. Os cátions deste grupo são: cobalto (II) (Co2+), níquel (II) (Ni2+), ferro (II) (Fe2+), ferro (III) (Fe3+), cromo (III)(Cr3+), alumínio (Al3+), zinco (Zn2+) e manganês (II) (Mn2+).

IV) Os cátions deste grupo formam precipitados com carbonato de amônio na presença de cloreto de amônio em meio neutro ou levemente ácido. Os cátions deste grupo são: cálcio (Ca2+), estrôncio (Sr2+) e bário (Ba2+).

V) Os cátions comuns, que não reagem com nenhum dos reagentes dos grupos anteriores, formam oúltimo grupo, que inclui os íons magnésio (Mg2+), sódio (Na+), potássio (K+), amônio (NH4+), lítio (Li+) e hidrogênio (H+).

Estudo do Grupo I:

Ensaios por via úmida são métodos que dependem da produção de um precipitado, seguido de sua filtração e pesagem. Este método pode ser utilizado para encontrar os seguintes cátions:

• O chumbo é um metal cinza azulado com uma alta densidade (11,48 g cm-1). Para o estudo das reações, podem ser utilizadas as soluções de nitrato de chumbo ou acetato de chumbo, ambas são fontes dos íons chumbo (II). A principal reação é:

Pb2+ + 2Cl- Û PbCl2(s)

• O mercúrio é um metal branco prateado, líquido nas temperaturas normais e apresenta um peso específico de 13,534 g mL-1 a 25ºC. Não é atacado pelo ácido clorídrico, mas reage prontamente com o ácido nítrico. A principal reação é:

Hg22+ + 2Cl- Û Hg2Cl2(s)

O precipitado é insolúvel em ácidos diluídos, porém solúvel em água régia (HNO3/HCl: 1/3) formando o cloreto de mercúrio (II).

• A prata é um metal branco, maleável e ductil. Apresenta um elevado peso específico (10,5 g.mL-1) e funde a 960,5ºC. É insolúvel em ácido clorídrico, sulfúrico diluído e nítrico diluído. Dissolve-se em ácidos mais concentrados, tais como: ácido nítrico (8M) ou em ácido sulfúrico concentrado a quente. A prata em solução forma íons monovalentes incolores. Para o estudo das reações, pode ser utilizada a solução de nitrato de prata, fonte dos íons prata (I). A principal reação é:

Ag+ + Cl- Û AgCl(s)

Estudo do Grupo V:

Ensaios por Via Seca (coloração da chama): a chama não- luminosa do bico de Bunsen é colorida de um amarelo intenso pelos vapores dos sais. A cor não é visível, quando observada através de dois vidros de azul-cobalto, de espessura normal. O fio de platina é utilizado para expor o cátion ao fogo. A seguir temos alguns cátions estudados:

• O potássio é um metal branco prateado e mole. Funde a 63,5ºC. Ele permanece inalterado no ar seco, mas é rapidamente oxidado no ar úmido, cobrindo-se com um filme azul. O metal decompõe-se violentamente em água, desprendendo hidrogênio e queimando com uma chama violeta.

• O sódio é um metal branco prateado e mole. Funde a 97,5ºC. Ele oxida rapidamente no ar úmido e deve, portanto, ser mantido em nafta solvente ou xileno. O metal reage violentamente com a água, formando hidróxido de sódio e hidrogênio. Quase todos os sais de sódio são solúveis em água. Para o estudo destas reações, pode ser empregada uma solução de cloreto de sódio, NaCl.

• MATERIAIS E MÉTODOS

• Materiais utilizados

1. Balança Analítica;

2. Béckers

3. Tubos de ensaio

4. Pissetas

5. Pipetas

6. Bastão de vidro

7. Espátula

8. Bico de bussen

9. Garra suporte

10. Vidros de relógio

• Reagentes utilizados

1. Ácido Clorídrico (HCl) –1,5 eq L-1;

2. Cloreto de Mercúrio (HgCl2) – 0,05 mol L-1

3. Acetato de Chumbo (CH3COO)2Pb) – 0,5 mol L-1

4. Nitrato de Prata (AgNO3) – 0,5 mol L-1´

5. Cromato de Potássio (K2CrO7) – 0,5 mol L-1

6. Ácido Nítrico (HNO3) – 0,5 mol L-1

7. Hidróxido de Amônia (NH4OH) – 0,1 mol L-1

• Metodologia

O procedimento