UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ – UFPI UFPI CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA – CCN CCN DEPARTAMENTO DE QUÍMICA DISCIPLINA: DISCIPLINA: QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA
IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS DO GRUPO I (Ag +, Pb2+) Ricardo Rodrigues de Sousa Lima
TERESINA – PIAUI PIAUI Março 2018
1. INTRODUÇÃO Para que uma separação de elementos químicos por precipitação seja viabilizada, é necessária uma grande diferença de solubilidade entre as espécies analisadas, onde temos como ferramenta principal o emprego de cálculos de solubilidade e as suas constantes Kps. Lamentavelmente há vários fatores que contribuem contra a eficácia do método de separação por precipitação, tais como a contaminação do precipitado por uma outra espécie química não conhecida e vários outros eventos de coprecipitação que podem ocasionar esta contaminação. (SKOOG – 1997). Embora os cátions do grupo I (Ag +, Pb2+ e Hg2+) formam o grupo dos cátions mais insolúveis, os nitratos destes cátions são facilmente solúveis em água, o que possibilita a identificação da presença em solução destes cátions através de reações de precipitação. Algumas das espécies formadas por estes cátions podem ter características especificas, podendo um ser mais facilmente solúvel em um meio e ou, com um reagente especifico. Entre os sulfatos formados por estes cátions, o de prata é mais facilmente solúvel quanto ao sulfato de chumbo, onde a solubilidade do sulfato de mercúrio situa-se entre a solubilidade dos dois. (VOGGEL – 2005). Em comum, os cátions do grupo I são todos precipitados por solução de ácido clorídrico diluído, formando cloretos insolúveis nas suas reações. Por outro lado, utilizando-se de uma outra fonte de cloreto, como o NaCl por exemplo, o mesmo não poderia ser observado, pois além da necessidade da acidez possibilitada pela dissociação do HCl no meio aquoso, a adição do cloreto de sódio teria uma menor precipitação na solução.. (BACCAN – 1988). Então, por ser um elemento de transição, a prata formam em suas reações, vários íons complexos solúveis e praticamente insolúveis. O hidróxido de chumbo por serem anfóteros se comporta como ácido e/ou como base, possibilitando a reação com os dois meios. Outra característica do chumbo é a formação de compostos em dois estados de oxidação, tendo o dióxido de chumbo como exceção. O mercúrio, em seu dímero, forma íons em estado de oxidação 1+, mas em outros compostos ele aparece em oxidação 2 +. (BACCAN – 1988). Esta prática tem como objetivo analisar e identificar a presença dos cátions do grupo I, utilizando-se de reações de precipitação.
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3. PARTE EXPERIMENTAL 3. 1. Materiais e Reagentes Materiais
Tubos de ensaio;
Suporte de Tubo de Ensaio;
Água destilada;
Centrífuga (Logen, modelo: LSDTL. 40B);
Banho – Maria (Novatécnica);
Agitador Vortex LAAV – 1000;
Conta gotas;
Reagentes
Solução de ácido clorídrico, HCl 6,0 mol L -1
Solução de nitrato de prata, AgNO 3 0,2 mol L-1;
Solução de nitrato de chumbo, Pb(NO 3)2 0,2 mol L-1;
Solução de hidróxido de amônio, NH 4OH 4,0 mol L-1;
Solução de ácido nítrico, HNO 3 15 mol L-1;
Solução de Cromato de Potássio, K 2CrO4, 1,0 mol L-1;
Ácido Acético, CH 3COOH 6,0 mol/L-1;
Solução de iodeto de potássio KI 1,0 mol L -1;
Solução de acido sulfúrico H 2SO4 2,0 mol L-1;
Solução de hidróxido de sódio NaOH 4,0 mol L -1;
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4. PROCEDIMENTO 4. 1. REAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DO ÍON PRATA (Ag +) Etapa 1 – Reação do íon Ag + com HCl diluído 6,0 mol/L -1 Colocou-se em um tubo de ensaio uma quantidade de 10 gotas da solução de nitrato de prata AgNO3 0,2 mol L-1, em seguida, com auxilio de um conta-gotas, adicionou-se uma quantidade da solução de ácido clorídrico HCl 6 mol L -1 com agitação até que a formação de um precipitado branco fosse observado.
Etapa 1.2 – Reação do precipitado AgCl com NH 4OH e HNO3 Logo em após a reação de precipitação do íon Ag + em forma de cloreto de prata AgCl, adicionou-se cerca de 30 gotas da solução hidróxido de amônia NH 4OH 6,0 mol/L-1, até que todo o corpo de fundo depositado no tubo de ensaio fosse totalmente solubilizado. Em seguida adicionou-se ao mesmo tubo de ensaio, algumas gotas de acido nítrico HNO 3 15 mol L-1 onde foi observado a reprecipitação do sólido.
Etapa 1.3 – Reação do íon Ag + com NaOH e NH4OH Em um novo tubo de ensaio, colocou-se 10 gotas da solução de nitrato de prata AgNO 3 0,2 mol L-1, em seguida foram adicionadas sob agitação constante algumas gotas de hidróxido de sódio NaOH 4,0 mol L-1 até que ocorresse a formação de um precipitado escuro. Logo após a esta precipitação, submeteu-se o conteúdo do tubo a uma centrifugação para que o material precipitado fosse depositado no fundo do recipiente. Logo após, com auxilio de um conta-gotas, todo o material sobredrenante foi retirado. Em seguida adicionou-se algumas gotas de hidróxido de amônio NH4OH 6,0 mol/L-1 até completa solubilização do sólido foi observada.
4. 1. 2. REAÇÃO DE IDENTIFICAÇÃO DO ÍON CHUMBO (Pb 2+) Etapa 1 – Reação Pb(NO 3)2 com CH3COOH e K 2CrO4 Primeiramente colocou-se em um tubo de ensaio 05 gotas de uma solução de nitrato de chumbo Pb(NO3)2 0,2 mol L-1 adicionando em seguida 1 gota de solução de acido acético CH3COOH 6,0 mol/L-1. Na seqüência, foi adicionada 01 gota da solução de cromato de potássio K 2CrO4 1,0 mol L-1 onde se observou a formação de um precipitado amarelo intenso. Em seguida, adicionando-se gotas da solução de hidróxido de sódio sob agitação, o precipitado amarelo foi inteiramente solubilizado. Posteriormente para acidificar o meio, adicionou-se a este
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mesmo tubo, uma mistura de acido acético diluído, onde se observou a recristalização do sólido amarelo cromato de chumbo.
Etapa 1.2 – Reação do íon Pb 2+ com KI Em um novo tubo de ensaio, foi adicionado 10 gotas de nitrato de chumbo Pb(NO 3)2 0,2 mol L-1, e adicionando-se uma quantidade de 3 gotas de iodeto de potássio KI 1,0 mol L -1, na qual foi observado a formação de um precipitado amarelo solúvel em água quente. E para que este precipitado fosse solubilizado, este mesmo foi submetido ao uma temperatura de 80ºC em um banho-maria.
Etapa 1.3 – Reação do íon Pb 2+ com H2SO4 Em outro tubo de ensaio, foi colocado 10 gotas da mesma solução de nitrato de chumbo Pb(NO3)2 0,2 mol L-1. Em seguida, neste mesmo tubo, foi adicionada cuidadosamente e sob agitação 3 gotas da solução de acido sulfúrico H 2SO4 2,0 mol L-1, onde foi observado a formação de um sólido cor branco. O qual foi solubilizado sob agitação com a adição de solução de hidróxido de sódio 4,0 mol L -1.
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4. RESULTADO E DISCUSSÕES 4.1. Reação de identificação do íon Ag + a) Após o procedimento realizado na pratica (etapa 1) para identificação do íon prata Ag+, observou-se a formação de um precipitado branco de cloreto de prata, como também um sobredrenante de acido nítrico conforme a equação da reação.
Ag(NO3)(aq) + HCl(aq)
AgCl(s)↓ + HNO3(aq)
b1) Em seguida, ao adicionar uma quantidade de 30 gotas de hidróxido de amônio NH4OH 6,0 mol L-1 neste tubo de ensaio contendo o precipitado de prata, todo o AgCl (s)↓ foi solubilizado pelo excesso de amônia em um complexo solúvel de diaminoargenato. E ao adicionar acido nítrico novamente na solução, o ácido nítrico neutralizou a amônia, deslocando o equilíbrio e favorecendo a recristalização do sólido novamente em AgCl.
AgCl(s)↓ + 2NH3
[Ag(NH3)2] + + Cl-
b2) Na Etapa 1.3 do experimento, na qual são adicionadas gotas da solução de hidróxido de sódio, ocorrendo à reação de precipitação, mostrada na equação a reação abaixo:
2Ag(aq)+ + 2OH(aq)-
Ag2O(s)↓ + H2O
Nesta adição, o hidróxido de sódio 4,0 mol L -1 favorece a formação de um sólido marrom de óxido de prata Ag2O(s)↓, no qual foi posto em centrifugação e depois teve o seu sobredrenante drenado, e logo em seguida, adicionando hidróxido de amônio, todo o sólido foi solubilizando, e confirmando a presença do íon prata Ag +.
4.2. Reação de identificação do íon Pb 2+ a) Na identificação do segundo íon do experimento, foi posto em um tubo de ensaio gotas da solução de nitrato de chumbo, e acidificando o meio com ácido acético diluído. E em seguida, acrescentou-se gotas de solução de cromato de potássio, formando um precipitado amarelo típico da presença do íon Pb 2+ na amostra, conforme descrito na reação abaixo.
Pb2+(aq) + CrO42-(aq)
PbCrO4(s) ↓
Dando seqüência a Etapa 1 para identificação do cátion Pb 2+, foi adicionado hidróxido de sódio 4,0 Mol L-1 a amostra, onde o precipitado amarelo de cromato de chumbo foi inteiramente solubilizado, em um complexo de hidroxiplobumato devido ao excesso de reagente, como descreve a reação abaixo:
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Pb(OH)2↓ + 2OH-
[Pb(OH)4]2-
Após a esta reação, o meio foi acidificado com ácido acético diluído, onde o excesso de OH- foi neutralizada pela concentração deste ácido recristalizando o precipitado, e corroborando a presença do íon em estudo.
b) Reação com iodeto de potássio KI Nesta etapa foi analisada a reação do íon chumbo Pb 2+ com adição do reagente iodeto de potássio 1 M. Com esta reação, obteve-se um precipitado amarelo de iodeto de chumbo PbI 2↓, um sólido pouco solúvel em água quente.
Pb2+(aq) + 2I-(aq)
PbI2(s)
Em seguida, o tubo de ensaio contendo iodeto de chumbo foi submetido ao aquecimento em banho-maria a uma temperatura entre 80ºC a 100ºC, onde não foi observada a esperada solubilização neste meio. E de acordo com a literatura estudada, o precipitado formado nesta reação é moderadamente solúvel em água fervente, e mesmo formando um complexo tetraiodoplumbato solúvel sob o excesso do reagente, esta reação é reversível adicionando-se água fazendo que o precipitado se forme novamente.
PbI2↓ + 2I-(aq)
[PbI4]2-(aq)
c) Reação com H 2SO4 Nesta etapa, ao colocar com um conta-gotas uma pequena quantidade de acido sulfúrico diluído, com cuidado para evitar excessos, sobre a solução de nitrato de chumbo 0,2 M. A reação teve como produto um precipitado branco de sulfato de chumbo insolúvel em excesso de reagente, e certamente solúvel em hidróxido de sódio.
Pb2+(aq) + SO42-(aq)
PbSO4(s)↓
Logo depois, adicionando sob agitação uma quantidade de solução de hidróxido de sódio, foi possível solubilizar todo o precipitado depositado no fundo do recipiente, comprovando assim a presença do íon chumbo Pb 2+. Não foi possível realizar a identificação do íon mercúrio (Hg 2+), pois o mesmo não estava disponível no laboratório no momento do experimento.
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5. CONCLUSÃO Analisando o comportamento destes cátions, observou-se várias semelhanças entre si em grande parte das reações, onde a principal delas é formação de cloretos insolúveis na presença de ácido clorídrico diluído. Pois através da exploração das características, e da natureza física dos elementos químico em questão, se tornou possível realizar a identificação de cada um dos cátions presentes nas soluções apresentadas. Logo então, conclui-se que cada cátion analisado no experimento possui suas particularidades quando expostos a reagentes específicos.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. SKOOG, Douglas A.; WEST, Donald M.; HOLLER, F. James. Fundamentos de química analítica. Reverté, 1997. 2. VOGEL, Arthur Israel. Química Analítica Qualitativa. (1981). 2005.
3. BACCAN, Nivaldo et al. Introdução à semimicroanálise qualitativa . Editora da UNICAMP, 1988.
4. BRADY, James E.; HUMISTON, Gerard E. Química Geral, 2-ed, vol. 2. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 662p , 1986.
