SEPARAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS MAGNÉSIO, CÁLCIO, ESTRÔNIO E BÁRIO

1  OBJETIVO

Identificar os cátions: magnésio, cálcio, estrôncio e bário por meio de análises qualitativas e envolver os conceitos sobre reações de precipitação, ácidos e bases e solubilidade.

1. INTRODUÇÃO

Para análises qualitativa sistemática, os cátions são classificados em cinco grupos, tomando-se por base sua peculiaridade a determinados reagentes. Pelo emprego sistemático desses assim chamados reagentes de grupo (que são específicos de cada grupo), podemos tirar conclusões sobre a presença ou ausência de grupos de cátions e também separar tais conjuntos para uma análise posterior.

Os reagentes usados para classificação de cátions mais comuns são o ácido clorídrico, o ácido sulfúrico, o sulfeto de amônio e o carbonato de amônio. A classificação baseia-se no modo como os cátions reagem a tais reagentes pela formação ou não de precipitado, por isso, pode-se dizer que a classificação dos íons mais comuns é baseada nas diferenças de solubilidade de seus cloretos, sulfetos e carbonatos.

No presente trabalho foi abordado apenas o Grupo II, no qual elementos magnésio, cálcio, estrôncio e bário pertencem da Tabela Periódica apresentando configurações eletrônicas similares. Disto decorre a semelhança de suas propriedades. O magnésio, é o metal que apresenta propriedade mais diferenciada do restante do grupo, devido ao seu pequeno tamanho e por esta razão, às vezes não é classificado junto com esses elementos no processo de separação analítica (BACCAN, N. – 1981).

O magnésio é um metal branco, maleável e dúctil. Funde a 650°C. Queima facilmente em ar ou oxigênio, formando o óxido MgO ou o nitreto Mg3N2. Os íons Mg2+ apresentam-se incolores em soluções, seus sais são de caráter iônico, brancos ou incolores, ao menos que esteja presente um ânion colorido. Seu óxido, hidróxido, carbonato e fosfato são insolúveis, os outros sais são solúveis. Eles têm sabor amargo. Alguns dos sais são higroscópicos.

O cálcio é um metal branco prateado, relativamente mole. Funde a 845°C e é atacado pelo o oxigênio atmosférico e pela umidade, formando o óxido e /ou o hidróxido de cálcio. O cálcio decompõe a água com formação de hidróxido de cálcio sólido e hidrogênio gasoso. O cálcio forma o cátion Ca2+, em soluções aquosas. Seus sais são normalmente pós brancos e formam soluções incolores a não ser que o ânion seja colorido (VOGEL, A.I. - 1997).

O estrôncio é um metal branco prateado, maleável e dúctil, que é estável em ar seco. Seu íon é o Sr2+. Reage com a água no ar úmido, formando o óxido ou hidróxido. Funde a 771°C. Reage com a água formando o hidróxido de estrôncio e hidrogênio. Os ácidos diluídos dissolvem o estrôncio facilmente, com desprendimento de gás hidrogênio.

O bário tem propriedades análogas do estrôncio, apenas seu ponto de fusão diferencia sendo, 710°C.

Os sulfatos e cromatos dos metais alcalinos-terrosos apresentam tendências semelhantes de solubilidade. A solubilidades desses dois sais diminuem a medida que o numero atômico do metal aumenta, e esse comportamento é oposto ao observado nos hidróxidos. A medida que avançamos na seqüência do MgSO4 até BaSO4, a entalpia de hidratação do íon positivo torna-se menor (menos negativa). Isso tende a tornar os sais dos íons metálicos pesados menos solúveis que os dos íons mais leves. As energias reticulares dos sulfatos, assim como dos cromatos, não variam tanto na seqüência do magnésio ao bário, pois as energias reticulares são determinadas principalmente pelo recíproco das somas dos raios iônicos, 1(r+ + r-). Essa quantidade muda um tanto lentamente nessa seqüência pois r-, o raio do íon negativo, é muito maior que qualquer um dos raios do íons positivos, e assim (r+ + r-) é pouco sensível as variações em r+. Portanto, a tendência nas solubilidades dos sais de metais do grupo II com ânions grandes, como SO42- e CrO42-, é ditada predominante pelas as variações nas entalpias de hidratação.

1. MATERIAS UTILIZDOS

        Bastão de Vidro

        Balança Analítica

        Béquer

        Bico de Büchner

        Microscópio

        Placa de aquecimento        

        Pipeta de Pasteur

        Prendedor

        Termômetro

        Tubo de ensaio

        Vidro de relógio        

- Reagentes

        Acetato de sódio

        Ácido acético

        Amostra a ser identificada

        Cloreto de amônio

        Dicromato de potássio

        Hidróxido de amônio NH4OH

        Oxalato de amônio

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Para identificação dos cátions do grupo II – Mg2+, Ba2+, Sr2+, Ca2+ realizou-se alguns testes na amostra cedida pela professora.

- Teste do Ca2+: em um tubo de ensaio adicionou-se 3 gotas da amostra a ser identificada, mais 3 gotas de uma solução de ácido acético e 3 gotas de oxalato. Observou-se a reação;

- Teste do Ba2+: em um tubo de ensaio adicionou-se 3 gotas da amostra a ser identificada, mais 3 gotas de uma solução de ácido acético e 3 gotas de acetato de sódio. Em seguida adicionou-se 3 gotas de dicromato de potássio. Observou-se a reação;

- Teste do Sr2+: em um tubo de ensaio adicionou-se 3 gotas da amostra a ser identificada, mais 3 gotas de uma solução de ácido acético e 3 gotas de sulfato de amônio. Observou-se a reação;

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