Identificação de Cátions - Aula Prática 1

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PRÁTICA 1: Separação e identificação dos cátions: Ag+, Hg22+ Pb2+ Fe3+, Cr3+, Al+3, Mn2+

Introdução

 Podemos separar as metodologias utilizadas na análise qualitativa de cátions e ânions em dois grupos;
·  Métodos de identificação individual ou fracionada;
· Métodos de identificação sistemática.

Nos métodos de identificação individual ou fracionada, os cátions ou ânions são identificados mediante reações seletivas diretamente em porções retiradas da amostra original. Nestas metodologias a ordem de análise não tem importância.
Um exemplo da metodologia de identificação individual é a análise de toque (spot tests em inglês) criada pelo químico austríaco Fritz Feigl (1891-1971).
A análise de toque é uma metodologia simples e eficiente na qual as análises são realizadas utilizando-se gotas de amostra e reagentes usando como suporte um vidro de relógio ou tiras de papel de filtro (ou, em alguns casos, aparatos especialmente projetados para uma análise específica).
Feigl estudou na Universidade de Viena, onde, em 1920, se doutorou e ingressou em seu corpo docente, onde atuou até 1938. Por conta da segunda guerra mundial, acabou se refugiando com a família no Brasil, em 1940, onde foi contratado para organizar e dirigir um grupo de pesquisa em microanálise no Laboratório de Produção Mineral, no Rio de Janeiro (na época, vinculado ao Ministério da Agricultura), onde atuou até seu falecimento.

Os métodos de identificação sistemática, por outro lado, se caracterizam por separar, mediante a utilização de reagentes chamados “reagentes de grupo”, os analitos em grupos com alguma propriedade em comum (em geral a solubilidade). Separado o grupo, procede-se a análise de cada um dos analitos componentes do mesmo. Para que a separação seja completa, é necessário utilizar quantidades suficientes de reagente e criar condições ótimas para a precipitação, devendo-se verificar se a separação foi completa mediante a adição de um excesso do reagente de grupo.

Esta prática exemplifica esta metodologia, sendo que o grupo de cátions possui como característica em comum o fato de formarem cloretos insolúveis.
Nas práticas 3 e 4 serão apresentados dois outros grupos de cátions a serem identificados, de modo a expor o funcionamento e dinâmica da análise qualitativa sistemática de cátions. Protocolos mais completos para um conjunto maior de cátions e ânions podem ser encontrados em algumas das referências indicadas no final deste roteiro.

Objetivo:
Separar e identificar os cátions Ag+, Hg22+ Pb2+ Fe3+, Cr3+, Al+3, Mn2+.

Materiais e reagentes:
 Materiais
Quant. Por bancada
Equipamentos
Reagentes
Conta- gotas
2
Centrífuga
Água destilada
Tubo de ensaio
8
Banho-Maria
HCl
Papel Tornassol
4

Ácido acético (CH3COOH)
Béquer 50 e/ou 100mL
8

Cromato de Potássio (K2CrO4)
Balão volumétrico de 50mL
1

Amônia (NH3)
Funil de vidro
1

Cloreto de Amônia
Bastão de vidro
1

Ácido Nítrico (HNO3)
Proveta de 50mL
1

Peróxido de hidrogênio ou água oxigenada (H2O2)
Pipetas
3

Tiocianato de amônio (NH4SCN)

Parte Experimental
Ø  Antes de iniciar os experimentos, preparar 50mL de cada um dos reagentes abaixo:
HCl 0,2M  HCl 6M
Ácido acético 6M
NH3 6M
HNO3 6M.
NH4Cl 2,0 M
NaOH 4M
H2O2 3%,
NH4SCN 1M

·         Colocar em um tubo de ensaio cerca de 10 gotas da solução problema 1 os cátions dos grupos que serão identificados; Grupo 1: Ag+, Hg22+ Pb2+  Grupo 2: Fe3+, Cr3+, Al+3, Mn2+
Nos tubo com a solução problema 1:
·         Adicionar cerca de 10 gotas de HCl 0,2M, agitar e centrifugar.
·         Verificar se a precipitação foi completa pela adição de 1 ou 2 gotas de HCl 0,2Mao líquido sobrenadante.
·         Transferir o sobrenadante para outro tubo de ensaio (no caso de uma amostra contendo outros cátions além de Ag+, Hg22+ e Pb2+, eles estarão neste sobrenadante que seria utilizado, então, para dar continuidade à análise), lavar o precipitado com 2 mL de água contendo 3 gotas de HCl 6 M. Agitar bem.
·         Centrifugar e desprezar o líquido sobrenadante. Denominar o precipitado (ppt.) de precipitado I.
·         Ao Precipitado I adicionar 4 mL de água destilada.
·         Aquecer em banho-maria pelo menos durante 3 min, agitando constantemente.
·         Centrifugar rapidamente e transferir o líquido sobrenadante para outro tubo de ensaio.
·         O sólido que restou no primeiro tubo pode ser chamado de Precipitado II.
·         Ao tubo de ensaio contendo o sobrenadante, adicionar 2 gotas de ácido acético 6M e 4 gotas de K2CrO4. A formação de um precipitado amarelo de PbCrO4 confirma a presença de Pb2+.
·         Em seguida, lavar o Precipitado II com 4 mL de água destilada e aquecer em banho-maria. Centrifugar e testar a presença de Pb2+ no líquido sobrenadante, conforme o procedimento anterior. Continuar a lavagem até que não ocorra reação positiva para chumbo.
·         Ao precipitado lavado, adicionar cerca de 2 mL de NH3 6M e agitar bem. O aparecimento de um precipitado de cor negra ou cinza escuro indica a presença de Hg22+.
·          Centrifugar e decantar o líquido sobrenadante, que pode conter Ag(NH3)2+, em um tubo de ensaio.
·          A presença de Ag+ pode ser confirmada pela adição a esse líquido de cerca de 3 mL de HNO3 6M.
·          Verificar com o papel tornassol se a solução está ácida.
·         A formação de um precipitado branco de AgCl indica a presença de Ag+.

Nos tubo com a solução problema 2:
·         Colocar em um tubo de ensaio cerca de 20 gotas da amostra (ou, se for o caso, utilizar o sobrenadante da precipitação dos cloretos dos cátions Ag+, Pb2+ e Hg22+) e adicionar 10 gotas de HCl 6M.
·         Em seguida, adicionar 10 gotas de NH3 6,0M gota a gota com agitação, até o meio ficar básico (verifique com papel tornassol).
·         Colocar duas gotas de NH3 6,0M em excesso.
·         Aquecer com cuidado durante 1 minuto, centrifugar e retirar o sobrenadante rapidamente, colocando-o em outro tubo de ensaio.
·         Lavar o precipitado duas vezes com cerca de 2 mL de NH4Cl 2,0 M.
·         O precipitado conseguido será denominado Precipitado I e o líquido sobrenadante denominado Sobrenadante I.
·         Precipitado I pode conter Fe(OH)3, Cr(OH)3, Al(OH)3 e Mn(OH)2, enquanto o Sobrenadante I pode conter os íons Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+

Precipitado I

·         Adicionar ao precipitado 1 mL de NaOH 4M e 1 mL de H2O2 3%, agitar bem e aquecer em banho-maria por cerca de 5 minutos até cessar o desprendimento de O2.
·         Centrifugar e transferir o líquido sobrenadante para outro tubo de ensaio, denominando-o de sobrenadante II.
·         O sólido restante no primeiro tubo pode-se denominar de precipitado II.
Sobrenadante II

·         No sobrenadante II, uma cor amarela da solução serve para identificar a presença de crômio.
·         Adicionar ao tubo de ensaio HCl 6M até o meio ficar ácido (use papel tornassol) e em seguida adicionar algumas gotas de NH3 6M até o meio ficar alcalino, agitar bem e aquecer com cuidado.
·         A formação de um precipitado branco gelatinoso indica a presença de alumínio.

Precipitado II
·  Lavar o Precipitado II duas vezes com água destilada quente e desprezar o sobrenadante. Dividir o precipitado em duas porções.
·  A uma delas, adicionar cerca de 3 gotas de HCl 6M e juntar 2 gotas de solução de NH4SCN 1M. O aparecimento de uma cor vermelha intensa devido ao complexo Fe(SCN)63-, indica a presença de ferro.
·         À outra porção do precipitado, adicionar HNO36 mol L-1 até dissolvê-lo e, em seguida, PbO2 sólido.
·         Agitar e aquecer cuidadosamente diretamente na chama do bico de bunsen durante 1-2 minutos.
·         Diluir com água e deixar em repouso. O aparecimento de uma cor violeta na solução devido ao íon MnO4- indica a presença de manganês.
Análise dos resultados
Elaborar um quadro resumo do resultado das reações realizadas (ver modelo na tabela abaixo), escrever as reações completas em forma iônica e montar um fluxograma das operações.
Reagente
Ag+
Hg22+
Pb2+
Fe3+
Cr3+
Al+3
Mn2+
HCl







K2CrO4







NH3
















































REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Ø  http://www.blog.mcientifica.com.br/principais-vidraria-de-laboratorio/
Ø  http://www.brasilescola.com/quimica/vidrarias-laboratorio.htm/
Ø  http://www.agracadaquimica.com.br/index.php?&ds=1&acao=quimica/ms2&i=3&id=128
Ø  ALEXEEV, V. Análise Qualitativa. Porto: Lopes da Silva Editora, 1982.
Ø  FEIGL, F. Spot Tests in Inorganic Analysis. Amsterdam: Editora Elsevier, 5ª ed., 1958.
Ø  BACCAN, N.; ALEIXO, L. M.; STEIN, E.; GODINHO, O. E. S. Introdução à Semimicroanálise Qualitativa. Campinas: Editora UNICAMP, 7a ed., 1997.
Ø  JIMENO, S. A. Analisis Cualitativo Inorgânico. Madri: Editorial Paraninfo, 4ª ed., 1990.
Ø  VOGEL, A. I. Química Analítica Qualitativa; São Paulo: Editora Mestre Jou, 1981.










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