3º rel. de analitica g - gravimetria determinaçao de niquel

Instituto de Ciências ExatasDepartamento de Química

Química Analítica Experimental G

Gravimetria – Determinação de níquel

Data do experimento: 06/03/2013 e 13/03/2013

Alunos: Daniel Farias

Tatiana C. Marialva

Jéssica Karoline

Março – 2013



1. INTRODUÇÃO

A gravimetria, e algumas técnicas de análise térmica tratam da

obtenção, por tratamento químico da substância sob análise, e da pesagem de

um composto ou elemento na forma mais pura possível. As determinações

gravimétricas tradicionais tratam da transformação do elemento, íon ou radical,

a ser determinado, em um composto puro e estável, adequado para a pesagem

direta, ou que possa ser convertido em outra substância química que possa ser

quantificada sem muita dificuldade. A massa do elemento, íon ou radical da

substância original pode ser calculada a partir da fórmula do composto e das

massas atômicas relativas de seus elementos (VOGEL, 2002).

As vantagens da análise gravimétrica são: 1) a precisão do método se

forem usadas balanças analíticas; 2) fácil identificação de possíveis fontes de

erro porque os filtrados podem ser testados para avaliar o término da

precipitação e os precipitados podem ser analisados quanto à presença de

impurezas; 3) é um método absoluto, isto é, envolve uma medida direta, sem

necessidade de calibração (VOGEL, 2002).

A base da análise gravimétrica é a pesagem de uma substância obtida

pela precipitação de uma solução, ou volatilizada e subsequentemente

absorvida. São três os fatores que determinam o sucesso de uma analise por

precipitação: 1) o precipitado deve ser insolúvel o bastante para que não

ocorram perdas apreciáveis na filtração. 2) o precipitado deve poder ser

separado facilmente da solução por filtração e poder ser lavado para a

eliminação completa das impurezas solúveis. Estas condições exigem que as

partículas não atravessem o meio filtrante e que o tamanho das partículas não

seja afetado (ou, pelo menos, não seja reduzido) durante a lavagem. 3) o

precipitado deve poder ser convertido em uma substância pura de composição

química definida, isto pode ser conseguido por calcinação ou por uma

operação química simples, como a evaporação de uma solução apropriada

(VOGEL, 2002).



As precipitações gravimétricas são quase sempre feitas com um número

limitado de reagentes orgânicos. Os reagentes orgânicos tem a vantagem de

produzir compostos pouco solúveis, normalmente coloridos, cujas massas

moleculares relativas são elevadas, isto significa que se obtém uma quantidade

de precipitado maior, a partir de uma pequena quantidade de íons a determinar

(VOGEL, 2002).

Existe outra técnica de precipitação, chamada precipitação de uma

solução homogênea, que utiliza reações cineticamente lentas, em uma mistura

homogênea, que produzem um aumento gradual na concentração do reagente

precipitante. Com este procedimento é formado inicialmente um número menor

de núcleos que o gerado pelo procedimento convencional, levando à formação

de cristais maiores e mais perfeitos e de produtos mais puros que os obtidos

pelo processo de precipitação convencional (BACCAN, 2001).

2. MATERIAIS E REAGENTES

Materiais Béqueres (100 mL e 500

mL); Pipetas Pasteur; Pipetas; Cadinho de vidro de placa

porosa; Termômetro; Estufa;

Reagentes Água destilada;

Sulfato de amônio e níquel; 1- propanol; Cloreto de hidroxilamina; Hidróxido de amônio

concentrado; Tartarato; Dimetilglioxima; HCl concentração; Uréia; Nitrato de prata.

Chapa aquecedora; Vácuo; Balança analítica;



3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1) Preparo dos reagentes

Pesou-se com rigor aproximadamente 0,3 g de sulfato de níquel,

transferiu-se totalmente a um béquer de 500 mL, dissolveu-se com 200

mL de água destilada, adicionou-se uma pequena quantidade de

tartarato e cloreto de hidroxilamina, e adicionou-se 3 gotas de HCl

concentrado.

Pesou-se aproximadamente 0,5 g de dimetilglioxima e dissolveu-

se em 50 mL de 1- propanol.

3.2) Procedimento – Aula I

Aqueceu-se a solução de sal de níquel entre 80 e 85°C, mediu-se a

temperatura com um termômetro. Aqueceu-se previamente a solução de

dimetilglioxima a 60°C. Adicionou-se à solução de sal de níquel, 20 g de ureia

e a solução de dimetilglioxima. Cobriu-se o béquer com um vidro de relógio e

aqueceu-se por 1 hora. Adicionou-se algumas gotas de NH4OH até o pH

permanecer acima de 7. Retirou-se o béquer da chapa aquecedora, adicionou-

se 20 mL de 1 – propanol, cobriu-se o béquer com papel alumínio e deixou-se

a solução em repouso por uma semana até a próxima aula.

3.3) Procedimento – Aula II

Filtrou-se a solução, sob sucção no vácuo, no cadinho de placa

porosa. Lavou-se o béquer e o precipitado com pequenas quantidades

de água destilada. Na solução filtrada adicionou-se algumas gotas de

AgNO3 até comprovar que não havia mais traços de cloreto no

precipitado. Secou-se o precipitado no vácuo por alguns minutos e

deixou-se na estufa até o outro dia a 130°C. Pesou-se o cadinho

contendo o precipitado em triplicata em intervalos de 30 min, até obter-

se peso constante.



4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Ao dissolver o sulfato de níquel em água destilada e adicionar

tartarato, cloreto de hidroxilamina e algumas gotas de HCl obteve-se

uma solução de cor azul claro. Ao aquecer esta mesma solução e

adicionar ureia e solução de dimetilglioxima a solução obteve a

coloração vermelha. Ao adicionar 1-propanol a esta solução observou-se

a decantação do precipitado.

Segundo Baccan, este método baseia-se na precipitação dos íons

níquel II com o composto orgânico dimetilglioxima, num intervalo de pH

entre 5 e 9.

Ni2+ + 2 C4H6(NOH)2 ↔ Ni[C4H6(NOH)(NO)]2 + 2H+

O níquel desloca um próton de um grupo oxima (- NOH) em cada

molécula de dimetilglioxima, mas é complexado através dos pares de

elétrons dos 4 nitrogênios e não com os elétrons do oxigênio.

A dimetilglioxima é muito pouco solúvel em água e é adicionada na

forma de solução 1% em etanol a 90% ou em etanol absoluto; 1 mL desta

solução quente fracamente ácida de um sal de níquel que, em seguida, é

tornada levemente amoniacal. Este procedimento leva a um precipitado que é

Fig 1. Complexo de Níquel e dimetilglioxima



filtrado mais facilmente do que quando a precipitação é feita a frio ou quando

se usam soluções em amônia (VOGEL, 2002).

Ajusta-se o pH entre 2 e 3, onde nenhuma precipitação ocorre e a seguir

aumenta-se gradualmente o pH para se obter uma precipitação lenta e

homogênea, o que se consegue gerando-se amônia homogeneamente pela

hidrólise da ureia a quente:

+ H2O ↔ 2 NH3 + CO2

Os íons Fe (III), Au(III) e Cr(III) interferem neste procedimento porque

seus hidróxidos precipitam neste meio, mas esta interferência é evitada

adicionando-se citrato ou tartarato de amônio que formam complexos solúveis

com os referidos íons. A interferência de manganês é evitada adicionando-se

cloridrato de hidroxilamina que mantém o manganês no estado bivalente

(BACCAN, 2001).

Peso do cadinho: 49,1581g

Peso do precipitado: 49,5292g

(peso do precipitado – peso do cadinho)

49,5292g – 49,1581g = 0,3711g de Ni[C4H6(NOH)(NO)]2

Cálculo do teor de Níquel na amostra:

Sendo 0,3711g a massa de Ni[C4H6(NOH)(NO)]2 proveniente do

níquel contido no volume da pipeta utilizada para a tomada da alíquota

(25 mL), tem-se que :

CNi2+ (g.L-1) =

0,3711 x1000 x58,7125,00 x 288,71

CNi2+ (g.L-1) = 3,01 g.L-1 de níquel



Onde:

58,71 g.mol-1 é a massa molar de Ni

288,71g.mol-1 é a massa molar do Ni[C4H6(NOH)(NO)]2

5. QUESTÕES

1) Quais as funções do citrato ou do tartarato e do cloreto de

hidroxilamina?

Utiliza-se citrato ou tartarato porque alguns íons como os íons Fe (III), Al

(III) e Cr (III) interferem no procedimento de precipitação porque seus

hidróxidos precipitam no meio com dimetilglioxima e esta interferência é

evitada adicionando citrato ou tartarato de amônio que formam

complexos solúveis com os íons Fe (III), Al (III) e Cr (III). O cloreto de

hidroxilamina é utilizado para evitar a interferência do íon manganês,

este cloreto mantém o manganês no estado bivalente.

2) Quais os interferentes no procedimento descrito?

O método gravimétrico de precipitação é relativamente demorado e um

de seus principais problemas envolve a formação de precipitados que

são difíceis de se filtrar e são contaminados por impurezas adsorvidas

ou ocluídas.

3) Quais as reações envolvidas? Qual é a função da ureia?

A ureia é utilizada na reação no ajuste do pH, onde aumenta-se

gradualmente o pH da solução para se obter uma precipitação lenta e

homogênea, que é conseguida gerando-se amônia homogeneamente

pela hidrólise da ureia a quente.

+ H2O ↔ 2 NH3 + CO2

4) Por que a reação não ocorre em pH baixo?



A reação não ocorre em meio ácido, pois o precipitado só é insolúvel em

soluções diluídas de amônia, sais de amônio e ácido acético/acetato de

sódio, ou seja, o precipitado é solúvel em meio ácido e insolúvel em

meio básico e em soluções tampão.

5) Sintetize as características de um precipitado ideal para a análise

gravimétrica.

1º - O precipitado deve ser insolúvel o bastante para que não ocorram

perdas apreciáveis na filtração.

2º - O precipitado deve poder ser separado facilmente da solução por

filtração e poder ser lavado para a eliminação completa das impurezas

solúveis. Estas condições exigem que as partículas não atravessem o

meio filtrante e que o tamanho das partículas não seja afetado (ou, pelo

menos, não seja reduzido) durante a lavagem.

3º - O precipitado deve poder ser convertido em uma substância pura de

composição química definida,

6) Quais as vantagens de uma precipitação em solução homogênea?

A precipitação de uma solução homogênea é mais vantajosa, pois nela o

precipitado é formado numa velocidade lenta e controlada através de

uma variação uniforme das condições numa solução inicialmente

homogênea.

7) Escrever as equações envolvidas.

Ni2+ + 2 C4H6(NOH)2 ↔ Ni[C4H6(NOH)(NO)]2 + 2H+

+ H2O ↔ 2 NH3 + CO2

Equação de formação do complexo dimetil-glioximato

Equação da geração de amônia a partir da ureia



6. CONCLUSÃO

Com este experimento pode-se observar a formação de um

precipitado de níquel a partir de uma solução de sulfato de níquel e o

seu reagente precipitante especifico, a dimetilglioxima. Estes reagentes

ao entrar em contato formam um complexo solúvel em meio ácido, por

isso utiliza-se HCl na solubilização, e insolúvel em meio básico, por isso

adicionamos ureia à solução quente, pois a ureia em solução quente

reage e transforma-se em amônia. O tartarato e o cloreto de

hidroxilamina são adicionados ao meio reacional para evitar a

interferência dos íons Fe, Al, Cr e Mn para somente o íon Ni ser

precipitado.

Ao final do experimento pode-se pesar o complexo de níquel

formado e calcular a concentração de níquel na reação.



7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BACCAN, N.; ANDRADE, J.C; GODINHO, E.S; BARONE, J.S. Química

Analítica quantitativa elementar. 3ª edição. Editora Blucher – Instituto

Mauá de tecnologia. São Paulo. 2001.

VOGEL, A.I. Análise química qualitativa. 6ªedição. LTC. Rio de Janeiro.

2002.

3º rel. de analitica g - gravimetria determinaçao de niquel

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