primeiro grupo de cations

7/22/2019 Primeiro Grupo de Cations

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1. Classificao dos ctions (ons metlicos) em grupos analticos:

Para fins de anlise qualitativa sistemtica, os ctions so classificados em cinco grupos,tomando-se por base sua peculiaridade a determinados reagentes, ou seja, os ons decomportamento anlogo so reunidos dentro de um grupo. Os reagentes usados para aclassificao dos ctions mais comuns so o cido clordrico, o cido sulfdrico (sulfeto dehidrognio), o sulfeto de amnio e o carbonato de amnio. A classificao baseia-se no modocomo os ctions reagem a tais reagentes pela formao ou no de precipitados (VOGEL, 1981).

Os cincos grupos e suas caractersticas so, como se v na Tabela 1:

Tabela 1: Classificao dos Ctions (ons metlicos) em Grupos AnalticosGrup

oCtions mais comuns Nome e/ou caracterstica do grupo

IOs ons deste grupo so:chumbo (Pb2+), mercrio (I)(Hg22+) e prata (Ag+).

Grupo do HCl ou Grupo dos cloretosinsolveis. Os ctions deste grupo formamprecipitados com cido clordrico diludo.

II

Os ons deste grupo so:mercrio (II) (Hg2+),cobre(Cu2+), bismuto (Bi3+),

cdmio (Cd2+

), chumbo(Pb2+), arsnio (III) (As3+),arsnio (V) (As5+), antimnio(III) (Sb3+), antimnio (V)(Sb5+), estanho (II) (Sn2+),estanho (III) (Sn3+) eestanho (IV) (Sn4+). Oscinco primeiros formam osubgrupo II A, e os seisltimos, o subgrupo II B.

A) Grupo do cobre;B) Grupo do arsnio;

Esses ctions precipitam como sulfeto emmeio cido. Grupo do H2S/H+.Os ctions deste grupo no reagem comcido clordrico, mas formam precipitados comcido sulfdrico em meio cido mineral diludo.Enquanto os sulfetos dos ctions do grupo II Aso insolveis em polissulfeto de amnio, osdo grupo II B so solveis.

III

Os ctions deste grupo so:cobalto (II) (Co2+), nquel (II)(Ni2+), ferro (II) (Fe2+), ferro(III) (Fe3+), cromo (III) (Cr3+),alumnio (Al3+), zinco (Zn2+)e mangans (II) (Mn2+).

A) Grupo do alumnio;B) Grupo do nquel;

Os ctions deste grupo no reagem nem comcido clordrico e nem com cido sulfdrico emmeio cido mineral diludo. Todavia, formamprecipitados com sulfeto de amnio em meioneutro ou amoniacal. Grupo do (NH4) 2S. Osctions bivalentes precipitam como sulfetos eos trivalentes como hidrxidos.Grupo do H2S/NH4OH.

IVOs ctions deste grupo so:clcio (Ca2+), estrncio(Sr2+), brio (Ba2+) emagnsio (Mg2+).

Os ctions deste grupo no reagem nem comreagentes do grupo I, nem do II, nem do III.Eles formam precipitados com carbonato deamnio na presena de cloreto de amnio emmeio neutro ou levemente cido.Grupo do carbonato de amnio. O magnsiono precipita na presena de sais de amnio.

V Os ctions deste grupoincluem os ons magnsio(Mg2+), sdio (Na+), potssio(K+), amnio (NH4+), ltio(Li+) e hidrognio (H+).

Os ctions comuns, que no reagem comnenhum dos reagentes dos grupos anteriores,formam o ltimo grupo.Grupo dos metais alcalinos e amnio, noapresentam reagente especfico.

(VAITSMAN, 1995)

2. Primeiro grupo de ctions: CHUMBO (II), MERCRIO (I) E PRATA(I).

Constituem este grupo os seguintes ctions: Ag+, Hg22+ e Pb2+. Esses ons so precipitadoscomo cloretos insolveis pela adio de um pequeno excesso de HCl diludo, da o grupo serconhecido como grupo do cloreto insolvel (VOGEL, 1981). Os ons cobre (I), ouro (I) e Tlio (I)


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tambm podem ser includos neste grupo, pois formam cloretos insolveis, porm no socomumente encontrados.

2.1 Precipitao do grupo:

As solubilidades dos cloretos de prata e de mercrio (I) so muito baixas e estes saispodem ser precipitados, quase completamente, mediante adio de um pequeno excesso decido clordrico soluo de ctions (VOGEL,1981). O cloreto de chumbo muito mais solvel(Tabela 2), s precipitando se a concentrao do on Pb 2+ for elevada. Portanto, geralmentequando se feita esta anlise qualitativa dos ctions, boa parte do chumbo deixado em soluopara precipitar como sulfeto de chumbo com o 2 grupo de ctions (MATTA, 2008).

TABELA 2: Solubilidade dos cloretos do grupo da prata em gua.SAL KPS Solubilidade a

25C (mol/L)Solubilidade a

25C (g/L)Solubilidade a

100C (g/L)Hg2Cl2 1,1 x 10-18 6,5 x 10-7 3,1 x 10-4 1 x 10-3 a 43CAgCl 1,8 x 10-10 1,3 x 10-5 1,9 x 10-3 2,1 x 10-3

PbCl2 1,7 x 10-5 1,6 x 10-2 4,5 33,4

(VAITSMAN, 1995).O cido clordrico preferido para a precipitao do grupo porque cria e/ou mantm uma

acidez na soluo. As equaes inicas da precipitao dos cloretos insolveis so:

Ag+(aq)+ Cl-(aq) AgCl(1)

Hg22+(aq) + 2Cl-(aq) Hg2ClPb2+(aq) + 2Cl-(aq) PbCl2

(VOGEL, 1981)

A soluo deve estar suficientemente cida com HCl para prevenir a precipitao dosoxicloretos de bismuto (III) e antimnio (III), ambos brancos e insolveis em meio aquoso.

Bi3+(aq) + Cl-(aq) + H2O(l) BiOCl + 2H+(aq)Sb3+(aq) + Cl-(aq) + H2O(l) SbOCl + 2H+(aq)

(VOGEL, 1981)

Alm do mais, o excesso de ons cloreto assegura uma precipitao mais completa doscloretos deste grupo devido reduo de suas solubilidades pelo efeito do on comum.Entretanto, um grande excesso do cido deve ser evitado para que no haja redissoluo do

precipitado devido formao de cloro complexos solveis, fracamente dissociados, com oexcesso de ons cloreto.

AgCl + Cl-(aq) AgCl2-(aq)PbCl2 + 2Cl-(aq) PbCl42-(aq)

Hg2Cl2 + 2Cl-(aq) HgCl42-(aq) + Hg(l)(VOGEL, 1981)

3. Caractersticas e reaes dos ctions Chumbo, Mercrio I e Prata:

3.1 Chumbo, Pb: caractersticas analticas do Pb2+:

1()O smbolo nas equaes qumicas deste trabalho representa a formao de slidos, ou seja, precipitado.


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O chumbo um metal cinza azulado com uma alta densidade (11,48 g mL -1). Dissolve-sefacilmente em soluo de concentrao mdia de cido ntrico (8mol/L), produzindo os onschumbo (II) (VOGEL, 1981).

3Pb(s) + 8NO3 -(aq) + 8H+(aq) 3Pb2+(aq) + 6NO3-(aq) + 2NO + 4H2O(l) (2)(VOGEL, 1981)

Na seqncia desta reao, o gs incolor NO oxida-se no ar dando NO2, vermelho.Para o estudo das reaes, podem ser utilizadas as solues de nitrato de chumbo ouacetato de chumbo, ambas so fontes dos ons chumbo (II) (MATTA, 2008).

Reao principal dos ons do Chumbo:

a - cido clordrico diludo (ou cloretos solveis): forma-se um precipitado branco (cloreto dechumbo) em soluo fria e no muito diluda:

Pb2+(aq) + 2Cl-(aq) PbCl2O precipitado pode ser tratado com gua quente na qual apresenta certa solubilidade (33,4 g L-1a 100C contra 9,9 g L-1 a 20C). Ele tambm solvel em cido clordrico concentrado ou

cloreto de potssio concentrado, formando ons tetracloroplumbato (II) ([PbCl4]2-):PbCl2(s) + 2Cl-(aq) [PbCl4]2-(aq)

Se o precipitado for lavado aps decantao e sifonao e se adicionar amnia diluda, no seobservar qualquer alterao (diferena dos ons mercrio (I) ou prata), embora ocorra umareao de precipitao concorrente, formando-se o hidrxido de chumbo:

PbCl2(s) + 2NH3(aq) + 2H2O(l) Pb(OH)2 + 2NH4+(aq) + 2Cl-(aq)(VOGEL, 1981)

Outras reaes possveis dos ons do Chumbo:

b - Sulfeto de hidrognio (gs sulfdrico) em meio neutro ou ligeiramente cido: forma-se umprecipitado preto de sulfeto de chumbo.

Pb2+(aq) + H2S(aq) PbS+2H+(aq)Esta precipitao incompleta na presena de cidos minerais fortes (VOGEL, 1981).

c - Soluo de Amnia: forma um precipitado branco de hidrxido de chumbo.

Pb2+(aq)+ 2NH3(aq) + 2H2O(l) Pb(OH)2 + 2NH4+(aq)O precipitado insolvel em excesso de reagente (VOGEL, 1981).

d - Hidrxido de sdio: forma um precipitado branco de hidrxido de chumbo.

Pb2+(aq)+ 2OH-(aq) Pb(OH)2O precipitado dissolve em excesso de reagente, formando ons de tetrahidrxiplumbato (II):

Pb(OH)2+ 2OH-(aq) [Pb(OH)4]2-(aq)(VOGEL, 1981)

e - cido sulfrico diludo (ou sulfatos solveis): forma-se um precipitado branco de sulfato dechumbo:

Pb2+(aq) + SO42-(aq) PbSO4O precipitado insolvel em excesso de reagente. A quente, ele solvel em cido sulfricoconcentrado formando o hidrogenossulfato de chumbo (HSO4-) (VOGEL, 1981).

2O smbolo nas equaes qumicas deste trabalho representa a formao de gs, ou seja, liberado em estadogasoso.


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f - Cromato de potssio em soluo neutra de cido actico ou de amnia: forma-se umprecipitado amarelo de cromato de chumbo:

Pb2+(aq) + CrO42(aq)- PbCrO4O hidrxido de sdio (OH-) dissolve o precipitado (VOGEL, 1981).

g - Iodeto de potssio: Precipitado amarelo de iodeto de chumbo:

Pb2+(aq) + 2I-(aq) PbI2O precipitado moderadamente solvel em gua fervente, dando uma soluo incolor, separadapor resfriamento, formando por fim lminas amarelo-douradas (VOGEL, 1981)..

h - Ensaios por via seca: Ensaios do maarico de sopro: quando um sal de chumbo aquecidona presena de um carbonato alcalino sobre carvo vegetal, obtm-se uma prola malevel dechumbo (que mole e marcar o papel) circundada por uma incrustao amarela de monxido dechumbo (VOGEL, 1981).

Obs.: Produtos de anlise mais comuns contendo chumbo so: Ligas metlicas, canos, munio,baterias, minrios, inseticidas, vernizes, esmaltes, tintas recobrimento de cabos telefnicos,chapas contra radiaes... (MATTA, 2008).

3.2 Mercrio, Hg: caractersticas analticas do (Hg22+).

O mercrio um metal branco prateado, lquido nas temperaturas normais e apresenta umpeso especfico de 13,534 g mL-1 a 25C. No atacado pelo cido clordrico ou pelo cidosulfrico 2mol/L, mas reage prontamente com o cido ntrico. A frio e em concentrao mdia decido ntrico (8mol/L), com um excesso de mercrio produz ons mercrio (I):

6Hg(s) + 8NO3-(aq) + 8H+(aq) 3Hg22+(aq) + 6NO3-(aq) + 2NO + 4H2O(l)e com excesso de cido ntrico concentrado a quente, formam-se ons de mercrio (II):

3Hg(s) + 8NO3-(aq) + 8H+(aq) 3Hg2+(aq) + 6NO3-(aq) + 2NO + 4H2O(l)O cido sulfrico concentrado, a quente, tambm dissolve o mercrio. Se o mercrio estiver emexcesso, sero obtidos ons mercrio (I) e se o cido estiver em excesso, sero os ons mercrio(II) (VOGEL, 1981).

Para o estudo das reaes, pode ser utilizada a soluo de nitrato de mercrio (I), fontedos ons mercrio (I) (MATTA,2008).

Reao principal dos ons do Mercrio (I):

a - cido clordrico diludo (ou cloretos solveis): Precipitado branco de cloreto de mercrio (I)calomelano:

Hg22+

(aq) + 2Cl-

(aq) Hg2Cl2O precipitado insolvel em cidos diludos, porm solvel em gua rgia (HNO 3/HCl: 1/3)formando o cloreto de mercrio (II). Comparando o comportamento do cloreto de chumbo, vistona seo anterior, com o cloreto de mercrio (I) em soluo de amnia so observadasalteraes (diferenas dos ons mercrio (I), chumbo (II) e prata (I)). Isso devido converso doprecipitado numa mistura de aminocloreto de mercrio HgNH2Cl (II) e mercrio metlico,formando dois precipitados insolveis. O nome calomelano de origem grega, que significa pretobonito, e se deve a mistura proveniente da dissoluo do cloreto de mercrio (I) em amnia. Oaminocloreto de mercrio (II) um precipitado branco, mas o mercrio finamente dividido o tornapreto brilhante (VOGEL, 1981).

Outras reaes possveis dos ons do Mercrio (I):

b - Sulfeto de hidrognio em neutro ou cido fraco: precipitado preto constitudo por uma misturade sulfeto de mercrio (II) e mercrio metlico.


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Hg22+(aq) + H2S Hg + HgS + 2H+Devido a solubilidade extremamente baixa do produto desta reao, a mesma muito sensvel. Osulfeto de sdio (incolor) dissolve o sulfeto de mercrio (II), mas deixa o mercrio metlico,formando o complexo dissulfomercurato (II):

HgS + S2- [HgS2]2-Aps remover o mercrio metlico por filtrao, pode-se reprecipitar o sulfeto de mercrio (II),preto, por acidificao com cido mineral diludo (VOGEL, 1981).

c - Soluo de amnia : precipitado preto que uma mistura de mercrio metlico e aminonitratobsico de mercrio (II), que ele mesmo um precipitado branco.

(NH2)

2Hg22+(aq) + NO3-(aq) + 4NH3(aq) + 4H2O(l) HgO.Hg + 2Hg(l) + 3NH4+(aq)NO3-(s)

Essa reao pode ser utilizada para diferenciar os ons mercrio (I) e mercrio (II) (VOGEL,1981).

d - Cloreto de estanho (II): reduz os ons mercrio (I) a mercrio metlico, apresentando-se sob aforma de um precipitado preto acinzentado. Os ons mercrio (II) reagem de modo semelhante.

Hg22+(aq) + Sn2+ 2Hg + Sn4+(VOGEL, 1981)

e - Cromato de potssio em soluo quente: forma-se um precipitado cristalino vermelho decromato de mercrio (I):

Hg22+(aq) + CrO42-(aq) Hg2CrO4Se o ensaio for conduzido a frio, forma-se um precipitado marrom amorfo de composioindefinida (VOGEL, 1981)

f - Iodeto de potssio, adicionado vagarosamente a frio: forma-se um precipitado verde de iodetode mercrio (I):

Hg22+(aq) + 2I-(aq) Hg2I2Em excesso de reagente, ocorre uma reao desproporcionada, formando ons solveis detetraiodomercurato (II) e um precipitado preto, finamente dividido, de mercrio (VOGEL, 1981).

Obs.: Produtos de anlise mais comuns contendo mercrio: Minrios (cinbrio-HgS), amlgamas(Hg-Cd odontologia), tubos fluorescentes, lmpadas ultravioleta, tintas submarinas (HgO),produtos farmacuticos, inseticidas, detonadores (Hg(CNO)2)... (MATTA, 2008).

3.3 Prata, Ag: caractersticas analticas do Ag+.

A prata um metal branco, malevel e dctil. Apresenta um elevado peso especfico (10,5g.mL-1) e funde a 960,5C. insolvel em cido clordrico, sulfrico diludo (1mol/L) e ntricodiludo (2mol/L). Dissolve-se em cidos mais concentrados, tais como: cido ntrico (8mol/L) ouem cido sulfrico concentrado a quente.

6Ag + 8HNO3 6Ag+ + 2NO + 6NO3- + 4H2O2Ag + 2H2SO4 2Ag+ + SO42- + SO2 + 2H2O

A parta em soluo forma ons monovalentes incolores. Os compostos de prata (II) no so

estveis, mas desempenham uma funo importante nos processos de xido-reduo catalisadospela prata (VOGEL, 1981).

Para o estudo das reaes, pode ser utilizada a soluo de nitrato de prata, fonte dos onsprata (I) (MATTA,2008).


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Reao principal dos ons da Prata:

a - cido clordrico diludo (ou cloretos solveis): Precipitado branco de cloreto de prata.

Ag+ + Cl- AgClNa presena de cido clordrico concentrado, amnia diluda, cianeto de potssio e tiossulfato desdio o precipitado dissolvido, formando os respectivos ons complexos: dicloroargentato([AgCl2]-,diaminoargentato [Ag(NH3)2]+, dicianoargentato [(Ag(CN)2]- e ditiossulfatoargentato

[(Ag(S2O3)2]3-

. A reao de formao desse ltimo complexo ocorre na fixao de negativosfotogrficos ou positivos, aps a revelao. A fixao compreende a retirada do excesso decloreto de prata ou outro halogeneto de prata, que no foi decomposto pela luz solar ou radiaoultravioleta em prata metlica, tornando o negativo revelado insensvel luz (VOGEL, 1981).

Outras reaes possveis dos ons da Prata:

b - Soluo de amnia: precipitado marrom de xido de prata.

2Ag+ + 2NH3 + 2H2O Ag2O + 2NH4+A reao atinge um equilbrio e, portanto, a precipitao incompleta em qualquer estgio. Oprecipitado dissolve-se em excesso de reagente, formando ons complexos diaminoargentato:

Ag2O + 4NH3 + H2O 2[Ag(NH3)2]+ + 2OH-A soluo dever ser jogada fora rapidamente, porque, quando guardada, forma-se umprecipitado de nitrato de prata Ag3N, que explode facilmente, mesmo estando molhado (VOGEL,1981).

c - Iodeto de potssio: precipitado amarelo de iodeto de prata.

Ag+(s) + Cl-(aq) AgClO precipitado insolvel em amnia diluda ou concentrada, mas dissolve-se rapidamente emcianeto de potssio (veneno) e em tiossulfato de sdio, formando ons complexos (VOGEL,1981).

d - Cromato de potssio em soluo neutra: Precipitado vermelho de cromato de prata.

2Ag+(aq) + CrO42-(aq) Ag2CrO4O precipitado solvel em cido ntrico diludo e em soluo de amnia, sendo que nesta ltimaforma-se on complexo. A soluo acidificada torna-se laranja pela formao de ons dicromato(Cr2O72-) na reao (VOGEL, 1981).

e - Ensaio por via seca ( ensaio do maarico de sopro ): quando um sal de prata aquecido comum carbonato alcalino sobre carvo, forma-se uma prola branca, malevel, sem qualquerincrustao de xido, facilmente solvel em cido ntrico. A soluo imediatamente precipitada

pelo cido clordrico diludo, porm o cido sulfrico bastante diludo no produz o mesmo efeito(diferena do chumbo) (VOGEL, 1981).Obs.: Produtos de anlise mais comuns contendo prata: Minrios (argentita-Ag2S, pirargirita-Ag3SbS3, prata-crnea-AgCl, proustita- Ag3AsS3), objetos de joalheria, aparelhos eltricos (rels),moedas, espelhos, indstria fotogrfica (filmes), resduos da calcinao de piritas e da purificaodo chumbo e cobre (barro- eletroltico)... (MATTA, 2008).

Referencias:

VOGEL A.I. Qumica Analtica Qualitativa. 5. ed. Mestre Jou: So Paulo, 1981.

VAITSMAN, D. S.; BITTENCOURT, O. A. Ensaios Qumicos Qualitativos. Intercincia: Rio deJaneiro, 1995.

MATTA, M. H.R. Qumica Analtica Qualitativa. Prticas em Laboratrio. Campo Grande/MS UFMS 2008. (Apostila).

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