UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA

Projeto Pró-Licenciatura

Curso de Licenciatura em Química

Departamento de Ciências Exatas - ICE

Coordenadora: Mônica de Lourdes de Araujo Silva

Professora: Letícia Bicalho Couto

Psicologia da Adolescência

Estudos de Jean Piaget

Aluno:Thiago Barros Ribeiro

Pólo: Juiz de Fora

Data: 31/05/2011

Realizar a identificação de alguns cátions e ânions em solução através de reagentes.

Introdução

A análise qualitativa é a parte de química analítica que se preocupa com a identificação dos constituintes de uma amostra, que pode ser de natureza mineral, vegetal ou animal. O procedimento para a identificação de uma espécie química consiste em provocar, na mesma, uma variação em suas propriedades, que possa ser facilmente observada e que corresponda com a constituição da dita substância. O agente que promove a variação chama-se reagente, pois reage quimicamente com o produto que se deseja reconhecer. Pode-se trabalhar com o reagente dissolvido ou não em solução, logo existem dois tipos de ensaios: reações por via seca e reações por via úmida.

As primeiras são aplicáveis a substâncias sólidas, e as últimas, a substâncias em solução. Os ensaios por via seca parecem ter perdido sua popularidade; no entanto, freqüentemente eles fornecem informações úteis num período de tempo comparativamente mais curto.

Investigações preliminares, por via úmida, são realizadas antes de se realizar estes ensaios. São observações válidas para as etapas subsequentes de investigação das amostras: 1) Observar a cor, odor e qualquer propriedade física especial;2) Evaporar a solução à secura e observar a cor e aspecto do resíduo. Se não houver resíduo, apenas as substâncias voláteis podem estar presentes, tais como: dióxido de carbono, amônia, dióxido de enxofre, gás sulfídrico, ácido clorídrico, bromídrico e iodídrico, ácido fluorídrico, ácido nítrico ou sais de amônio.

Após a etapa preliminar, percebe-se que a adição de um reagente a solução que contém a amostra em estudo leva a formação de um precipitado, por desprendimento de gás, ou por mudança de cor. A maioria das reações de análise qualitativa é conduzida por via úmida.

A análise funcional e sistemática de uma solução deve ser iniciada pelos ensaios preliminares, seguida de ensaios para ânions e separação e identificação dos cátions presentes. Essa identificação é feita com a adição de reagentes específicos (ácido clorídrico, gás sulfídrico, amônia, sulfeto de amônio ou carbonato de amônio) que promoverá a formação de precipitados e em seguida eles são analisados. Os grupos de cátions são classificados de acordo com a adição desses reagentes específicos. A classificação dos ânions envolve a identificação por produtos voláteis obtidos por tratamento com ácidos e os que dependem de reações em solução. Este procedimento é chamado de ensaio.

O estudo da análise sistemática será iniciado através do estudo de cátions e ânions no que consistem suas classificações e reações. Serão discutidos os procedimentos de como tratar os produtos de cada reação no que tange diferenciação entre os cátions e ânions: quais os reagentes que distingue

um cátion de um mesmo grupo e quais procedimentos e/ ou ensaios distinguem os ânions. Na classificação ainda dos ânions estão presentes as reações que compõe os ensaios confirmatórios para ânions.

Para fins de análise qualitativa sistemática, os cátions são classificados em cinco grupos, tomando-se por base sua peculiaridade a determinados reagentes, ou seja, os íons de comportamento análogo 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.

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. Sabe-se ainda que na prática, alguns ânions podem pertencer a mais de uma das subdivisões, já que não se têm bases teóricas. Os ânions se dividem em dois grupos.

Metodologia Materiais e reagentes utilizados: vide apostila de Química Experimental I, páginas: 27 e 28.

Procedimento: vide apostila de Química Experimental I, página 28 e quadros I (reações característica de alguns cátions) e II (reações características de alguns ânions), página 29. Não foram realizados os experimentos com as soluções de Pb(NO3)2 e Hg(NO3)2.O descarte do material dos tubos de ensaio foi coletado em bombonas apropriadas para descarte de substâncias químicas.

Resultados e discussão

Quadro I (reações características de alguns cátions)

Solução de FeCl3(aq) com reagente K4 [Fe(CN)6](aq)

Alterações macroscópicas: A solução inicial de coloração amarela ao adicionar-se o reagente, observou-se formação de precipitado de azul intenso de hexacianoferrato de ferro (III) (azul da Prússia).Fórmula química do produto esperado:4Fe3+

(aq) + 3[Fe(CN)6]4-(aq) → Fe4[Fe(CN)6]3(s)

Solução de CoCl2(aq) com reagente NH4SCN(alcoólico)+

Alterações macroscópicas: A solução inicial de coloração rosa ao adicionar-se o reagente, observou-se a mudança na coloração da solução para rosa intenso devido à formação de íons tetratiocianatocobalto (II).Fórmula química do produto esperado:Co2+

(aq) + 4 SCN-(alc) → [Co(SCN)4]2-

(aq)

Solução de CuSO4(aq) com reagente KI(aq)

Alterações macroscópicas: A solução inicial de coloração azul ao adicionar-se o reagente, observou-se a mudança na coloração da solução para mostarda e após centrifugação formou-se precipitado de iodeto de cobre (I) branco, e a solução apresentou uma forte coloração marrom, devido à formação de íons triiodeto (iodo).Fórmula química do produto esperado:2Cu2+

(aq) + 5I-(aq) → 2CuI(s) + I3

-(aq)

Quadro II (reações características de alguns ânions)

Solução de NaCO(aq) com reagente HCl(aq)

Alterações macroscópicas: A solução inicial incolor ao adicionar-se o reagente decompõe-se com efervescência, devido à liberação do dióxido de carbono. Fórmula química do produto esperado:CO3

2-(aq) + 2H+

(aq) → CO2(g)+ H2O(l)

Solução de Na2C2O4(aq) com reagentes KMnO4(aq) e H2SO4(conc)

Alterações macroscópicas: A solução inicial incolor ao adicionar-se o reagente permanganato de potássio adquiriu-se a coloração violeta, devido à basicidade da solução. Ao adicionar-se o ácido sulfúrico a solução volta a ser incolor, quando em solução ácida. Há evolação de gás.Fórmula química do produto esperado:5(COO)2

2-(aq) + 2MnO4

-(aq) + 16H+

(aq) → 10CO2(g) + 2Mn2+(aq) + 8H2O(l)

Solução de NH4SCN(aq) com reagente FeSO4(aq)

Alterações macroscópicas: A solução inicial incolor ao adicionar-se o reagente adquiriu-se a coloração vermelho sangue devido à formação do complexo tiocianato de ferro (III). Fórmula química do produto esperado:3SCN-

(aq) + Fe3+(aq) ↔ Fe(SCN)3(aq)

Solução de H2SO4(aq) com reagente BaCl2(aq)

Alterações macroscópicas: A solução inicial incolor ao adicionar-se o reagente observou-se um precipitado branco de sulfato de bário.Fórmula química do produto esperado:SO4

2-(aq) + Ba2+ → BaSO4(s)

Solução de CaCl2(aq) com reagente NiAg(aq)

Alterações macroscópicas: A solução inicial incolor ao adicionar-se o reagente formou-se um precipitado branco, floculento, de cloreto de prata.Fórmula química do produto esperado:Cl-(aq) + Ag+

(aq) → AgCl(s)

Solução de KNO3(aq) com reagentes H2SO4(conc) e FeSO4(aq)

Alterações macroscópicas: A solução inicial incolor ao adicionar-se o ácido sulfúrico concentrado não houve mudança na cor. Ao adicionar-se o sulfato ferroso observou-se a formação de um anel marrom na zona de contato dos dois líquidos, um incolor (em baixo) e um marrom (em cima). O anel marrom é devido à formação do [Fe(NO)]2+. Fórmula química do produto esperado:2NO3

-(aq) + 4H2SO4(aq) + 6Fe2

+(aq) → 6Fe3+

(aq) + 2NO(g) + 4SO42-

(aq) + 4H2O(l)

Fe2+(aq) + NO(g) → [Fe(NO)]2+

(aq)

ConclusãoAo finalizarem-se os experimentos verificou-se que para a identificação

de cátions e ânions em solução são utilizados reagentes que produzem, nas reações, um efeito macroscópico que pode ser: mudança de cor, formação de precipitado, evolação de gás, facilmente visível ou que afetam o sentido do olfato. Com esses efeitos macroscópicos conseguimos, com êxito, identificar uma espécie química.

Questionário1) Completar, balancear as equações químicas e classificar as reações indicadas de acordo com a mudança macroscópica observada.

Pb2+(aq) + CrO4

2-(aq) → PbCrO4(s) forma precipitado

Fe3+(aq) + SCN-

(aq) → Fe(SCN)3(aq) mudança de cor

CaCO3(s) + 2H+(aq) → Ca2+

(aq) + CO2(g) + H2O(l) evolação de gás

S2+(aq) + 2H+

(aq) → H2S(g) evolação de gás

Cu2+(aq) + 4NH3(aq) → [Cu(NH3)4]2+ mudança de cor

2) Explicar por que o precipitado formado pela reação entre Hg2+(aq) e I-

(aq)

desaparece quando se adiciona excesso de iodeto. O precipitado dissolve-se em excesso de reagente, com formação de

íons tetraiodomercurato (II) que é incolor. HgI2(s) + 2I-

(aq) → [HgI4]2-(aq)

3) Explicar, usando uma equação química, o desaparecimento da cor violeta na reação entre os íons oxalato e permanganato.

5(COO)22-

(aq) + 2MnO4-(aq) + 16H+

(aq) → 10CO2(g) + 2Mn2+(aq) + 8H2O(l)

A solução de permanganato em meio básico é violeta, ao adicionarmos o H2SO4 acidulamos a solução (H+) que se torna incolor (o permanganato descora quando em solução ácida).

Bibliografia

Apostila de Química Inorgânica Experimental I, editora UFMG, 2006; Vogel, A.I. Química Analítica Qualitativa. São Paulo: Mestre Jou, 1981.