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RESUMO

No experimento realizado foi possível fazer a análise qualitativa dos cátions

do grupo II ( Mg2+, Ba2+, Ca2+ e Sr2+ ) por diferentes reações de identificação.

Estas por sua vez, indicam a presença dos cátions em questão de acordo

com suas características.

1. INTRODUÇÃO

Um cátion nada mais é que um átomo que perdeu elétrons em sua camada de

valência, ficando assim com carga positiva. A análise sistemática de cátions é

uma prática comum nos laboratórios de Química Analítica tanto na análise

qualitativa realizada no meio acadêmico quanto na indústria, na identificação

dos mais diferentes tipos de amostras desconhecidas. Esta prática é fruto de

um vasto conhecimento de química acumulado em décadas por inúmeros

pesquisadores e cientistas que conheciam a reatividade de muitas classes de

compostos orgânicos e inorgânicos, bem como a propriedade de muitos deles (

DANTAS, 2006 ).Para analisarmos determinados cátions precisamos saber de

suas propriedades, oSódio (Na) pertence ao grupo dos metais alcalinos(IA) da

tabela periódica. Em estado livre, é um metal prateado e branco. Mais leve que

a água e tão mole quanto o fósforo branco, pode ser cortado, a temperatura

ambiente, com uma faca. É encontrado em combinação com os elementos em

numerosos compostos naturais, como o sal de cozinha (NaCl, cloreto de

sódio). Inicialmente conhecido sob a forma de cloreto e carbonato de sódio, o

elemento metálico foi preparado pela primeira vez, em 1807, por HumpryDavy,

ao estudar a eletrólise (passagem decorrente elétrica) de soluções alcalinas,

principalmente as de soda cáustica (NaOH, hidróxido de sódio). É o sexto

elemento em abundância na natureza e constitui 2,8% da crosta terrestre.

Conduz facilmente o calor e a eletricidade e apresenta o efeito fotoelétrico, ou

seja, emite elétrons quando exposto à luz. Os sais de sódio são de colorações

branca e tipicamente solúveis em água. Em solução aquosa são quimicamente

inertes e não são reduzidos a seus íons metálicos. O hidróxido de sódio é

muito solúvel em água e é uma fonte comum de íons OH-. Os sais de sódio

frequentemente cristalizam como hidratos. Já o Potássio (Ka), é um metal

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branco-prateado e mole que pode ser cortado com faca. Sua luminosidade é

inferior à do lítio. Oxida-se facilmente em contato com o oxigênio da atmosfera,

e por isso deve ser guardado sobre querosene, isolado do ar. Sétimo metal em

abundância no planeta, o potássio constitui 2,6% das rochas magmáticas da

crosta terrestre, como a silvina e a carnalita. É também encontrado em

minérios como a kainita, schoemita, sinzenita, laugbeinita e polianita.

Importante nutriente vegetal, sua carência deve ser compensada com a adição

ao solo dos adubos potássicos, como a carnalita e a silvina.O potássio se

obtinha primitivamente por aquecimento do carbonato de potássio com carvão.

Do mesmo modo que se obtém o sódio a partir de seu hidróxido, pode-se

conseguir potássio por eletrólise do hidróxido de potássio fundido (KOH), mas

graças à maior facilidade com que o metal libertado se dissolve no álcali

fundido, o processo que alcança melhores resultados consiste em usar o

cloreto fundido, seja só, seja em mistura com o cloreto de cálcio. As

propriedades gerais dos sais de potássio são similares às do sódio. São

geralmente brancos e solúveis em água. O hidróxido de potássio é muito

solúvel em água e é uma base muito forte. E embora o íon amônio não seja um

cátion metálico, seus sais possuem propriedades semelhantes às dos metais

alcalinos e são geralmente incluídos neste grupo no esquema de análise

qualitativa.São de coloração branca e solúvel em água. Os sais de amônio são

muito importantes; sendo em sua maioria usados como adubos, por

restabelecerem a concentração de nitrogênio do solo. Os íons dos metais

alcalinos Na+ e K+ são os maiores cátions do período à que pertencem,

possuem carga pequena e a estrutura de gás nobre. Por esses motivos, têm

uma fraca atração por ânions e moléculas, e como consequência a maioria de

seus sais são solúveis em água e seus íons raramente formam complexos. O

íon amônio está incluído neste grupo porque apresenta propriedades

semelhantes. Este grupo de cátions não possui um reagente específico para

separá-los e a identificação de cada um deve ser feita numa solução contendo

todos os íons sem prévia separação.

2. OBJETIVO

Fazer análises qualitativas dos cátions do grupo II (Mg2+, Ba2+, Ca2+ e

Sr2+), por diferentes tipos reações de identificação.

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3. PARTE EXPERIMENTAL

3.1 Materiais utilizados

Bico de bunsen

Tela de amianto

Vidros de relógio

Espátulas

Tubos de ensaio

Algodão

Bastões de vidros

3.2 Reagentes utilizados

NaCl(s)

KCl(s)

HCl concentrado

NH4Cl(l) 0,2 mol/L

NaOH 4 mol/L

KCl 0,2 mol/L

HClO4 20%

3.3 Procedimento

A princípio colocou-se uma pequena porção de Nitrato de Bário, Nitrato de

Cálcio e Nitrato de Estrôncio em vidros de relógio diferentes. Sendo estes,

levados a chama oxidante do bico de bunsen com o auxilio de bastões de

vidros molhados com ácido clorídrico concentrado. Na reação com base forte,

foram adicionados em um tubo de ensaio 5 gotas de MgNO3 0,2 mol/L e gotas

de NaOH 4 mol/L até o meio ficar alcalino, em seguida adicionou-se ao tubo

gotas de sais de amônio até a dissolução do precipitado. Para a reação com

Hidróxido de Amônio, foram adicionados 5 gotas de Mg(NO3)2 0,2 mol/L e 5

gotas de NH4Cl 0,2 mol/L e gotas de NH4OH até o meio ficar alcalino. Repetiu-

se o mesmo processo usando 3 gotas de HCl 6 mol/L, no lugar do Cloreto de

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Amônio. Sendo observado o que ocorreu em ambos os casos. Para a reação

com Carbonato de Amônio, foi colocado em tubos de ensaio separados e

marcados 5 gotas dos Nitratos 0,2 mol/L de cada cátion do grupo II (Mg2+, Ba2+,

Ca2+ e Sr2+) e 3 gotas de Carbonato de Amônio 1,5 mol/L. Cada tubo foi

aquecido na chama oxidante do bico de bunsen, sem deixar ocorrer fervura. Na

reação com Oxalato de Amônio, em tubos de ensaio separados, foram

adicionados 3 gotas de Nitratos 0,1 mol/L dos cátions (Ba2+, Ca2+ e Sr2+) do

grupo II, 5 gotas de Ácido Acético 6 mol/L e 6 gotas de Oxalato de Amônio 0,25

mol/L. Os mesmos foram aquecidos e observados o que ocorreu. Na reação do

Dicromato de Potássio, adicionou-se em tubos de ensaio separados 5 gotas de

Nitratos 0,2 mol/L dos cátions (Ba2+, Ca2+ e Sr2+) do grupo II, 3 gotas de Ácido

Acético 6 mol/L, 3 gotas de Acetato de Sódio 6 mol/L e 2 gotas de Dicromato

de Potássio 0,5 mol/L. Observando então a ocorrência de precipitado. A reação

de Sulfato de Amônio, foi realizada em duas etapas. Na primeira, colocou-se

em tubos de ensaio separados 3 gotas de Nitratos 0,2 mol/L dos cátions (Ba2+,

Ca2+ e Sr2+) do grupo II, 5 gotas de Ácido Acético 6 mol/L e 6 gotas de Sulfato

de Amônio 2,5 mol/L. Na segunda etapa, colocou-se 3 gotas de Nitratos 0,2

mol/L dos cátions (Ba2+, Ca2+ e Sr2+) do grupo II, gotas de NH4OH 6 mol/L até

o meio ficar básico e 6 gotas de Sulfato de Amônio 2,5 mol/L. Ambas as partes

foram aquecidas em banho Maria e observado os casos em que houve a

formação de precipitado.

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

A composição de uma substancia pode ser determinada pela análise

qualitativa, de modo geral a teoria da análise qualitativa representa um

estudo do comportamento de íons em solução aquosa (BACCAN, 1988).

Os resultados descritos abaixo estabelecem três desses tipos de

análises.

TABELA 01-Características dos cátions quando submetidos ao teste da

chama.

CÁTION RESULTADO (COR)

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Na+ Amarelo

K+ Lilás

FONTE: Autores.

De acordo com a análise da tabela 01, é possível observar que ao

aquecer os sais cloreto de sódio e potássio, estes apresentaram respectivas

cores característica, na qual a reação dos íons sódio ocorre devido ao

fornecimento de grandes quantidades de energia. Elétrons da camada de

valência absorvem energia e excitados passam para uma camada mais

elevada, por não conseguirem manter-se nesta camada que não é a de origem

ao retornar pro seu estado fundamental, emitem uma quantidade de energia

radiante, igual a aquela absorvida, através do aquecimento com o bico de

bunsen e observação visual é possível detectamos a coloração amarelada na

chama, estas características apontam que o elemento é o Sódio.No caso do

Potássio quando aquecido liberou coloração violeta, mas neste caso o teste de

chama não é tão conclusivo, mas um ótimo complemento para o teste de

precipitação.O teste de precipitação consiste em adicionar uma solução de

cloreto de potássio e cobaltonitrito de sódio resulta em precipitado

amarelo.Este que éresultado da seguinte equação:

3K++ [CO (NO2)63-] → K3[CO(NO2)6]

Também é possível fazer o teste para o potássio na presença de sódio.

Prepara-se uma mistura de cloreto de sódio e cloreto de potássio e observa-se

a chama através do vidro de cobalto, este se torna necessário por o vidro

transmite a luz somente nos extremos do espectro visível, exatamente onde se

encontra as linhas espectrais do potássio assim detectaríamos a coloração

violeta de sua chama.

O resultado do teste da chama para os dois sais estão sendo mostrados na

figura 01.

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Fonte: Autores.

FIGURA 01-Característica dos cátions sódio e potássio no teste da chama.

Reação com base forte

NH4Cl + NaOH → NH3+↑ + H2O + NaCl

Na reação acima, o cloreto de sódio (base forte) reage com o cloreto de

amônio (ácido de Ahrenius) formando amônia, água e o cloreto de sódio.

Fonte: Autores.

FIGURA 02 -Processo de reação com base forte.

Como mostra a figura 02, a amônia que é desprendida da solução entra em

contato com o ácido clorídrico havendo a formação de fumos brancos, pois

como o ácido clorídrico é volátil seus vapores combinam-se, formando o cloreto

de amônio sólido. A reação abaixo descreve este processo.

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NH3↑ + 2HCl → NH4Cl + HCl

Reação com HClO4

KCl + HClO4 -----> KClO4 + HCl

Nesta reação ocorre a formação e precipitação do perclorato de

potássio, através da união do íon potássio com o íon perclorato na

solução não muito diluída, sendo este precipitado ligeiramente solúvel

em água, porem insolúvel em álcool absoluto (VOGEL, 1981). Cujo

precipitado está representado na figura 03.

Fonte: Autores.

FIGURA 03 - Formação do perclorato de potássio.

5. CONCLUSÃO

Portanto os resultados qualitativos encontrados neste experimento corroboram

com a literatura, visto que, a análise qualitativa nos proporciona uma visão

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geral do que está sendo analisado e separado. Pois a análise dos cátions Na+,

K+ e NH4+, nos proporcionaram um entendimento sobre o que é, realmente, o

principal foco da química analítica qualitativa.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: a

ciência central. 9ª edição. Prentice-Hall, 2005.451 p.

BACCAN, et. al. Introdução à semimicroanálise qualitativa. 2ª edição.

Campinas: editora da Unicamp, 1988.

DANTAS, Josivânia Maria. Uma interpretação Microscópica para a Análise

Sistemática de Cátions. 2006. Tese (Doutorado em Química) – Universidade

Estadual de Campinas, São Paulo, 2006.

VOGEL, Arthur Israel, Química Analítica Qualitativa. 5ª edição. São Paulo:

Mestre Jou, 1981.

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ANEXOS

A figura abaixo mostra o equipamento criado por um integrante do grupo que

foi utilizado para medir o comprimento de onda dos cátions (Na+ e K+), que

foram submetidos ao teste da cama, que foi uma das técnicas realizadas neste

experimento.

Fonte: Autores.

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Fonte: Autores.


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