SUMÁRIO
1 - INTRODUÇÃO............................................................................................ INTRODUÇÃO ............................................................................................ 05 Classificação dos Cátions (íons metálicos) em Grupos Analíticos .. 05 1.1.1 - Grupo I ............................................................................. 05 1.1.2 - Grupo II ............................................................................ 05 1.1.3 - Grupo III ........................................................................... 06 1.1.4 - Grupo IV ........................................................................... 06 1.1.4 - Grupo V ............................................................................ 06 1.2 - Classificações dos Ânions em Grupos Analíticos.................... ............. ....... 06 1.2.1 - Grupo I ou Classe A ......................................................... 07 1.2.1.1 - Gases desprendidos com ácido clorídrico ou ácido sulfúrico diluídos: ........................................................ 07 1.2.1.2 – Gases ou vapores desprendidos por tratamentos com ácidos sulfúrico concentrado ........................... .............. ........................ ........... 07 1.2.2 - Grupo II ou Classe B ........................................................ 07 1.2.2.1 - Reações de precipitação .......................................... 07 1.2.2.2 - Oxidação e redução em solução.......................... ............. .................. ..... 07 2 - Tema.......................................................................................... Tema .......................................................................................... 08 3 - Justificativa............................................................................... Justificativa............................................................................... 08 4 - Objetivos ................................................................................... 08 4.1 - Objetivos Específicos .......................................................... 08 5 - MATERIAIS E UTILIZADOS...................................................... UTILIZADOS...................................................... 08
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6 – METODOLOGIAS DE PESQUISA ............................................................. 09 7 - CONSIDERAÇÕES FINAIS........................................................................ 12 8 - REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS........................................................... 13
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1 - INTRODUÇÃO A Química Analítica é a ciência que estuda os princípios e a teoria dos métodos de análise química, permitindo determinar a composição química das substâncias ou de misturas das mesmas. A análise qualitativa tem uma importância científica e prática enorme, porque apresenta um conjunto de métodos de investigação das substâncias e das suas transformações. 1.1 - Classificações dos Cátions (íons metálicos) em Grupos Analíticos. A classificação dos cátions se realiza pela análise qualitativa sistemática, onde os cátions são classificados em cinco grupos, tomando-se por base sua peculiaridade a determinados reagentes. Mas existem íons de comportamento análogo, onde são reunidos dentro de um grupo. Os reagentes usados para a classificação dos cátions mais comuns são: O ácido clorídrico, o ácido sulfídrico (sulfeto de hidrogênio), 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 precipitados. O sistema de grupo de cátions pode ser estendido para satisfazer a inclusão de íons menos comuns, como o tungstênio, molibdênio, titânio, vanádio e berílio que têm importantes aplicações industriais. São denominados íons menos comuns ou mais raros, devido a sua análise qualitativa de rotina ser menos comum. Os cincos grupos e suas características são, como se segue: 1.1.1 - Grupo I Classificação dos Cátions (íons metálicos) em Grupos Analíticos: Os cátions deste grupo formam precipitados com ácido clorídrico diluído. Os íons deste grupo são: Chumbo , Mercúrio (I) ( , e Prata ). 1.1.2 - Grupo II: Os cátions deste grupo não reagem com ácido clorídrico, mas formam precipitados com ácido sulfídrico em meio ácido mineral diluído. Os íons deste grupo são: Mercúrio (II) ( , Cobre ( , Bismuto ), Cádmio ),
Arsênio (III) ), Arsênio (V) ), Antimônio (III) ),
Antimônio (V) ), Estanho (II) ), Estanho (III) ), e Estanho (IV) ). Os quatro primeiros formam o subgrupo (II - A), e os seis últimos, o subgrupo
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(II - B). Enquanto os sulfetos dos cátions do grupo II.A são insolúveis em polissulfeto de amônio, os do grupo II.B são solúveis. 1.1.3 - Grupo III: Os cátions deste grupo não reagem nem com ácido clorídrico e nem com ácido sulfídrico em meio ácido mineral diluído. Todavia, formam precipitados com sulfeto de amônio em meio neutro ou amoniacal. Os cátions deste grupo são: Cobalto (II) (), Níquel (II) (), Ferro (II) ), Ferro (III) ), Cromo (III) ), Alumínio ), Zinco (), e Manganês (II) (). Curiosidade: Vaitsman e Olymar classificam os cátions que não estão em negrito em grupo III e os em negrito em grupo IV. A solução que contém o primeiro grupo, depois de acidificada com HCl conc. é aquecida com cloreto de amônia (sólido) e hidróxido de amônio conc., formando hidróxidos. A solução que contém o segundo grupo tradada com ácido sulfídrico leva a formação de sulfetos. 1.1.4 - Grupo IV: Os cátions deste grupo não reagem nem com reagentes do grupo I, nem do II, nem do III. Eles formam precipitados com carbonato de amônio na presença de cloreto de amônio em meio neutro ou levemente ácido. Os cátions deste grupo são: Cálcio ), Estrôncio ) e Bário ). 1.1.5 - Grupo V: Os cátions comuns, que não reagem com nenhum dos reagentes dos grupos anteriores, formam o último grupo, que inclui os íons Magnésio ), Sódio ), Potássio , Amônio , Lítio ), e Hidrogênio . 1.2 - Classificações dos Ânions em Grupos Analíticos. Os métodos utilizados para a detecção de ânions não são tão sistemáticos como os descritos para os cátions. Não existe realmente um esquema satisfatório que permita a separação dos ânions comuns em grupos principais, e a subsequente separação inequívoca, em cada grupo, de seus componentes independentes. Eles podem ser separados de acordo com as solubilidades dos seus sais de prata, de cálcio ou de bário e dos sais de zinco; mas estes grupos podem ser considerados úteis apenas para dar indicação das limitações do método e confirmação dos resultados obtidos por processos mais simples.
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Entende-se ainda que na prática, alguns ânions podem pertencer a mais de uma das subdivisões, já que não se têm bases teóricas. Segundo Arthur Vogel, ele divide os ânions em dois grupos: 1.2.1 - Grupo I ou Classe A: os que envolvem a identificação por produtos voláteis obtidos por tratamento com ácidos. Esse grupo se subdivide em: 1.2.1.1 - Gases desprendidos com ácido clorídrico ou ácidos sulfúricos diluídos: Carbonato , Hidrogenocarbonato (bicarbonato) , Sulfito ,
Tiossulfato , Sulfeto , Nitrito , Hipoclorito ,
Cianeto e Cianato . 1.2.1.2 - Gases ou vapores desprendidos por tratamento com ácido sulfúrico concentrado. Incluem os de I e mais os seguintes: Fluoreto , Hexafluorsilicato , Cloreto , Brometo , Iodeto , Nitrato , Clorato , Perclorato , Permanganato ,
Bromato , Borato , Hexacianoferrato (II) ,
Hexacianoferrato (III) , Tiocianato ), Formiato Acetato , Oxalato , Tartarato , e Citrato .
1.2.2 - Grupo II ou Classe B: os que dependem de reações em solução. Esse grupo se subdivide em: 1.2.2.1 - Reações de precipitação: Sulfato , Persulfato , Fosfato , Fosfito ,
Hipofosfito , Arseniato , Arsenito , Cromato ,
Dicromato , Silicato (SiO32-), Hexafluorsilicato , Salicilato , Benzoato .e Succinato .
1.2.2.2 - Oxidação e redução em solução: Manganato, Permanganato , Cromato , e Dicromato .
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2 - TEMA:
Pesquisa Qualitativa de Cátions e Ânions 3 - JUSTIFICATIVA: Integrar esforços e conhecimentos adquiridos pelos alunos do terceiro semestre do curso de Engenharia Elétrica da Universidade Nove de Julho, nas aulas práticas no laboratório de Quimica Geral e Experimental. 4 - OBJETIVOS: Identificar os íons e precipitados dos ânions e cátions através de diferentes reações químicas. 4.1 - Objetivos específicos: Identificar os precipitados das Reações dos Cátions e Ânions Observar e Analisar as Reações Químicas das substâncias nos tubos de ensaios. Desenvolver e Interpretar a Reações Químicas de Cátions e Ânions. 5 - MATERIAIS UTILIZADOS
Estante de tubo de ensaio
Tubos de ensaio
Pipeta graduada de 5 ml
Pera
Pinça de madeira
Caneta de retroprojetor para identificar os tubos
Capela
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6 - METODOLOGIAS DE PESQUISA No ensaio analítico para a identificação dos íons de cátions e de ânions presentes nas substâncias das amostras, no roteiro II de análise foram executadas as seguintes etapas, a ser preparadas na capela com uso de pipeta graduada de 5 ml e pera para manuseio das substâncias. Será analisada em 07 tubos de ensaios, identificados cada tubo com o numero da respectiva amostra. No experimento do tubo nº01 adicionou-se 1,0 mL da solução de Nitrato de Prata ( ) e 1,0 ml de solução de Ácido Clorídrico ( ), e em seguida agitou-se cuidadosamente e observou-se o ocorrido nos tubos. Ainda no tubo nº01 adicionou-se 3,0 ml de solução de Hidróxido de Amônio ( ). Houve formação de um precipitado do Cloreto de Prata, mudança de coloração esbranquiçada e flocos de Hidróxido de Prata sobre nadantes. Análise das Reações: Nitrato de Prata + Ácido Clorídrico = Formou-se o Cloreto de Prata + Ácido Nítrico Cloreto de Prata + Hidróxido de Amônio = Formou –se Hidróxido de Prata + Cloreto de Amônio No experimento do tubo nº02 adicionou-se 1,0 mL da solução de Nitrato de Prata ( ) e 1,0 ml de solução de Iodeto de Potássio ( ), e em seguida agitou-se cuidadosamente e observou-se o ocorrido nos tubos. Não houve precipitação, pois são dois sais, obteve mudança de coloração leitosa amarelada e flocos sobre nadantes de cor preta / amarronzada. Análise das Reações: Nitrato de Prata + Iodeto de Potássio ( = Formou-se o Iodeto de Prata + Nitrato de Potássio
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No experimento do tubo nº03 adicionou-se 1,0 mL da solução de Cloreto de Bário ( ) e 1,0 ml de solução de Cromato de Potássio ( ), e em seguida agitou-se cuidadosamente e observou-se o ocorrido nos tubos. Houve formação de uma mistura de coloração amarelada / esverdeada por causa do Cloreto de Potássio e que houve a precipitação do Cromato de Bário em forma de flocos. Análise das Reações: Cloreto de Bário + Cromato de Potássio ( = Formou-se o Cromato de Bário + Cloreto de Potássio . No experimento do tubo nº04 adicionou-se 1,0 mL da solução de Sulfato Cúprico ( ) e adicionou-se lentamente 1,0 ml de solução de Hidróxido de Amônio ( ), e em seguida agitou-se cuidadosamente e observouse o ocorrido nos tubos. Houve formação de um precipitado de Hidróxido Cúprico no fundo do tubo de ensaio (formação gelatinosa) e Sulfato de Amônio liquida transparente, mudança de coloração azulada clara. Análise das Reações: Sulfato Cúprico ( + Hidróxido de Amônio () = Formou-se o Hidróxido de Cobre + Sulfato de Amônia No experimento do tubo nº05 adicionou-se 1,0 mL da solução de Sulfito de Sódio ( ) e 1,0 ml de solução de Nitrato de Prata ( ), e em seguida agitou-se cuidadosamente e observou-se o ocorrido nos tubos. Houve formação de um precipitado do Nitrato de Sódio, mudança de coloração esbranquiçada / transparente e flocos de coloração Prata de Sulfito de Prata no fundo do tubo de ensaio. Análise das Reações: Sulfito de Sódio + Nitrato de Prata ( = Formou-se o Nitrato de Sódio + Sulfito de Prata ( .
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No experimento do tubo nº06 adicionou-se 1,0 mL da solução de Dicromato de Potássio ( ) e 1,0 ml de solução de Nitrato de Prata ( ), e em seguida agitou-se cuidadosamente e observou-se o ocorrido nos tubos. Houve formação de um precipitado do Dicromato de prata, mudança de coloração inicial preta e depois esverdeada. Análise das Reações: Dicromato de Potássio ( + Nitrato de Prata ( = Formou-se o Nitrato de Potássio + Dicromato de Prata No experimento do tubo nº07 adicionou-se 1,0 mL da solução de Permanganato de Potássio ( ) e 1,0 ml de solução de Ácido Sulfúrico ( ) e 1,0 ml de solução de Água Oxigenada ( e em seguida agitou-se cuidadosamente e observou-se o ocorrido nos tubos. Não houve formação de um precipitado e após adicionar Água Oxigenada (, o Hiperóxido de Potássio evaporou e obteve o Ácido Sulfúrico
em coloração transparente. Mudança de coloração inicial avermelhada pelo
Permanganato de Potássio ( e coloração final transparente e flocos sobre nadantes avermelhados + formação de gases. Análise das Reações: Permanganato de Potássio ( + Ácido Sulfúrico ( = Formou- se o Sulfato de Potássio + Ácido de Permanganato Sulfato de Potássio + Água Oxigenada ( = Formou-se o Hiperóxido de Potássio + Ácido Sulfúrico .
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7 - CONSIDERAÇÕES FINAIS O experimento de cátions e ânions nos mostrou na prática como ocorrem as reações químicas e o comportamento dos cátions e ânions das substâncias analisadas em laboratório, após misturar as substâncias nos tubos de ensaios percebemos mudanças iniciais em sua composição e em seus aspectos formado novas substancias pelo reagente. Onde observamos que alguns cátions precipitaram e em outros tubos os ânions e no tubo nº02 não houve precipitação, pois foram adicionados Nitrato de Prata + Iodeto de Potássio , e para obter algum ataque ao Nitrato de Prata devemos adicionar algum Ácido Clorídrico. Concluímos que os experimentos pôde-se verificar a aplicabilidade de um método de identificação química de substâncias e reagentes, que é a análise qualitativa. Através de reações foram observadas características que são específicas de cada elemento, como as modificações de cores, a precipitação, a reações.
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8 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS VAITSMAN, Delmo Santiago & BITTENCOURT, Olymar Augusto. Ensaios Químicos Qualitativos. Rio de Janeiro: Interciência, 1995. 311p VOGEL, Arthur Israel. Química Analítica Qualitativa. Trad. Antônio Gimero. 5 ed. rev. (português). São Paulo:Editora Mestre Jou, 1981. 665p. Apostila de Quimica Geral Analítica – Cetb Centro de Educação Tecnológica do Estado Da Bahia – Curso Processo Industrial: Bahia 2000. Apostila Padrão das Aulas Práticas de Química Geral e Experimental e Química Tecnológica – Universidade Nove de Julho – São Paulo 2012.
