grupo 5

QMC 5303 - QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA

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CÁTIONS DO GRUPO V

Cátions do Grupo V : Li+ , Na+ , K+ , NH4+ , Mg2+

1) Características Gerais do Grupo V

A este grupo pertencem os cátions Li+ , Na+ , K+ , NH4+ e Mg2+ e outros elementos

raros (Rb+ e Cs+ ). A maioria dos seus compostos são solúveis em água. Devido a

isto, eles não precipitam sob a ação de íons Cl - , S2- (em meio ácido), S2- (em meio

NH4+ / NH3) e CO3

2- ( em meio NH4+ / NH3). Desta forma, não existe um reagente de

grupo. Por outro lado, não formam espécies complexas. O potássio e o sódio

pertencem ao Grupo IA do sistema periódico dos elementos e são metais alcalinos

fortemente reativos. Decompõem energicamente a água a temperatura ambiente,

liberando hidrogênio e formando os hidróxidos correspondentes. Por exemplo :

2 Na (s) + 2H2O (l) → 2Na+ (aq) + OH- (aq) + H2 (g)

Os hidróxidos dos metais alcalinos são os álcalis mais fortes.

REAÇÕES DE IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS DO GRUPO V

Como não existe reativo de grupo, os íons são analisados um a um. Em uma

análise sistemática o íon NH4+ deve ser analisado primeiro pois, devido ao fato de

apresentar a mesma reatividade do íon K+, pode levar a uma interpretação errada do

resultado.

a) Reações características do íon amônio

a.1 – Com NaOH ou KOH 6,0 mol/L: ocorre o desprendimento de amônia, que

pode ser facilmente detectada. Para tanto, coloque cerca de 0,5 cm 3 de solução de

cloreto de amônio, em tubo de ensaio, adicione cerca de 5 gotas de NaOH 6,0 mol/L

e aqueça. Observa-se o desprendimento de gás amônia que pode ser confirmado por

um dos seguintes testes:

- Papel de tornassol vermelho fica azul;

- Torna alaranjado (castanho) a gota pendente do reagente de Nessler (solução

básica de tetraiodomercurato (II) de potássio).

NH4+ (aq) + OH– (aq) ) → NH3 (g) + H2O (l)

NH3 (g) + 2[HgI4]2- (aq) + 3OH– (aq) → HgOHg(NH2)I

*(s) + 7I- (aq) + 2H2O (l) * Outras estruturas são propostas, porém esta é a mais aceita.

b) Reações características do íon magnésio

b.1 – Com NaOH 6,0 mol/L: tome 5 gotas da solução de MgCl2 e adicione gotas

de solução 6,0 mol/L de NaOH. Observe a formação do precipitado branco.



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Equacione a reação química que ocorre. Solúvel em cloreto de amônio diferença

do cálcio, estrôncio e bário.

b.2 – Com solução de Na2CO3 1,0 mol/L : tome 5 gotas da solução de MgCl2 e

adicione gotas da solução 1,0 mol/L de Na2CO3. Observe a formação de um

precipitado branco volumoso, insolúvel em solução de base, mas solúvel em

ácidos e sais de amônio.

b.3 – Com solução 0,1 mol/L de monohidrogeno fosfato de sódio: tome 5 gotas da

solução de MgCl2 e adicione gotas da solução de Na2HPO4. Observe a formação

de um precipitado branco cristalino de fosfato de magnésia e amônio, em

presença de NH4 + / NH3 (3 gotas).

Mg 2+ (aq) + NH3 (aq) + HPO4 2- (aq) + 6H2O ↔ MgNH4PO4.6H2O (s)

c) Reações características do íon potássio

c.1 – Com Reagente de Carnott (hexanitriticobaltato (III) de sódio): tome 5 gotas

da solução de KCl, em presença de OAc - / HOAc, adicione gotas do Reagente de

Carnott.

2 K + (aq) + Na + (aq) + [Co(NO2)6]3- (aq) → K2Na[Co(NO2)6] (s)

O precipitado (amarelo-laranja) é insolúvel em ácido acético diluído forma-se

imediatamente em solução conc. e lentamente em sol. diluída, acelerada por

aquecimento.

c.2 – Com solução de ácido pícrico: tome 5 gotas da solução de KCl, adicione

gotas de ácido pícrico. O aparecimento de precipitado amarelo indica a formação de

picrato de potássio. Reação lenta, deixar o precipitado em repouso por alguns

minutos.

d) Reação característica do íon sódio

+ K+ (aq) + H2O

NO 2

NO2O2N

OH

(aq)

NO2

NO2O2N

O-K+

(s)+ H3O+ (aq)



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d.1 – Reagente de Weimbach (solução de acetato de uralina e zinco) : tome 5

gotas do Reagente de Weimback, junte 20 gotas de álcool 95o e gotas da solução

contendo íons sódio. Observa-se a formação de um precipitado cristalino amarelo.

Na+(aq) + Zn2+

(aq) + 3UO22+

(aq) + 9 CH3COO-(aq) → Na(UO2)3Zn(CH3COO)9(s)

e) Reação característica do íon lítio

e.1 – Com solução 1,0 mol/L de NaF : tome 5 gotas da solução de LiCl, adicione

gotas de solução 6,0 mol/L de NH3 e gotas da solução de NaF. Observe a

formação de um precipitado branco gelatinoso.

NH3 F– (aq) + Li+ (aq) ←→ LiF (s)

QUESTIONÁRIO RELATIVO À AULA PRÁTICA - GRUPO V

1 - Por que se coloca o íon amônio entre os cátions do grupo V?

2 - Por que se deve remover os sais de amônio antes de se fazer os testes para o íon

potássio?

3 - Proponha um esquema para análise de uma solução que contenha os seguintes

cátions:

a - Ag+, Cu2+, Mn2+ e NH4+;

b – Al3+, Cd2+, Ca2+ e Na+.

4 - Uma amostra desconhecida pode conter um ou mais sais dos seguintes

compostos: cloreto de amônio, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio e dicromato

de potássio. Esta amostra é dissolvida em água originando uma solução incolor. A

solução dá uma coloração violeta que logo se extingue na chama do bico de Bunsen.

Somente com estas informações, diga quais os compostos estão presentes, ausentes

ou que não podem ser determinados pelo método.



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Reações de identificação pelo teste na chama

Determinados compostos metálicos quando volatilizados e atomizados na chama não-luminosa de Bunsen, apresentam transições eletrônicas e emitem ondas eletromagnéticas dentro da faixa do visível, comunicando-lhes cores características. Para efetuar o teste na chama é recomendado fio de platina ou de crômio-níquel.

Inicialmente o fio é limpo por imersão em ácido clorídrico concentrado e, então, aquecido na região mais quente da chama de Bunsen (zona de fusão). O fio estará limpo quando não transmitir coloração à chama. Após um pequeno intervalo de tempo, mergulha-se o fio em ácido clorídrico não contaminado e, então, numa porção de amostra em análise, de modo que um pouco desta fique aderido ao fio. Este é introduzido na zona oxidante inferior, no cone externo da chama, e observa-se a cor transmitida à chama. As substâncias menos voláteis são aquecidas na zona de fusão da chama. A cada ensaio deve-se proceder a limpeza do fio utilizado na análise.

Uma chama não-luminosa de Bunsen consiste de três partes: um cone interno azul (ADB), compreendendo principalmente o gás não queimado, uma ponta luminosa em D (que só é visível quando os orifícios de ar estão ligeiramente fechados); um manto externo (ACBD), no qual se produz a combustão completa do gás. As partes da chama estão ilustradas na figura abaixo.

Tabela. Linhas do espectro de alguns metais na região visível. Elemento Descrição da linha Sódio Amarela Potássio Violeta Lítio Vermelho carmin Cálcio Vermelho tijolo Estrôncio Vermelho carmin Bário Verde amarelado Cobre Verde

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