Universidade de São Paulo

Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto

Bacharelado em Química

Relatório: Análise de cátions e ânions em uma amostra sólida desconhecida.

Deivid Edson Borba Bó

Nayara do Nascimento Rodrigues

Marilda das Dores de Assis

Márcia Andreia Mesquita Silva da Veiga

Química Analítica I

Ribeirão preto

2013

Alunos: Deivid Edson Borba Bó Nº do grupo: 18

Nayara do Nascimento Rodrigues Nº da amostra: 19

Cátions

Grupo I Grupo II Grupo III

Cátions encontrados: NH4+ Ba

2+, Ca

2+ Ni

2+,Mn

2+

Cátions presentes: NH4+, K

+ Ba

2+, Ca

2+ Ni

2+,Mn

2+

Ânions

Ânions encontrados: CO32-

Br- SO4

2- Cl

-

Ânions presentes: CO32-

Br- SO4

2- Cl

-

Nº total de cátions (encontrados e presentes): 5

Nº total de ânions (encontrados e presentes): 4

Nº de erros: 1

ESQUEMA GERAL DO PROCEDIMENTO

ESQUEMA DE SOLUBILIZAÇÃO DA AMOSTRA

ESQUEMA DE SEPARAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS

TESTES PRELIMINARES

Observação do aspecto físico da amostra sólida

A amostra não apresentou odor característico, não era higroscópica e exibia cor branca, rosa e

verde.

Indicações extraídas:

Como sais de Níquel geralmente tem cor azul ou verde e o manganês pode formar sais

rosados, foi possível pressupor a presença destes dois cátions. A carência de odor

característico indicou a possível ausência de sulfeto e a falta de cor marrom levou-se a

suspeitar da inexistência de ferro na amostra.

Teste da chama

O teste da chama acusou ausência de sódio e a possibilitou prever a presença de bário, que foi

confirmada posteriormente através do teste específico para identificação de Ba2+

.

Tratamento com ácido sulfúrico concentrado

Ao ser adicionado H2SO4 concentrado na amostra, de imediato liberou-se gás incolor. Essa

rápida reação permitiu suspeitar da presença de carbonato, pois é característico desde ânion reagir

rapidamente quando em contato com ácido, seguido do desprendimento de CO2(g).

Ao ser aquecido, continuou desprendendo gás que, por sua vez, começou a alterar a cor do

papel azul de tornassol para vermelho, sinalizando liberação de ácido clorídrico, o que indicou

presença de cloreto.

Em seguida, desprendeu-se um gás marrom sem odor picante, indicando a existência de

brometo.

A presença destes ânions posteriormente foi confirmada com os testes específicos. Como não

houve desprendimento de gás violeta, característico de I2(g), pode-se pressupor a ausência de iodeto na

amostra. Segue abaixo as equações iônicas das reações ocorridas:

Íon carbonato na presença de ácido:

H+

(aq) + CO32-

(aq) HCO3-(aq)

HCO3-(aq) + H

+(aq) H2CO3(aq)

H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)

Desprendimento de Br2(g):

Br-(aq) + H2SO4(aq) HBr(aq) + HSO4

-(aq)

2HBr(aq) + H2SO4(aq) Br2(g) + SO2(g) + 2H2O(l)

Liberação de HCl(g):

Cl-(aq) + H2SO4(l) HCl(g) + HSO4

-(aq)

Provas diretas

Identificação de carbonato, CO32-

:

2H+

(aq) + CO32-

(aq) H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)

CO2(g) + 2OH-(aq) CO3

2-(aq) + H2O(l)

CO32-

(aq) + Ba2+

(aq) → BaCO3(s)

Identificação do íon amônio, NH4+:

NH4+

(aq) + OH-(aq) NH3(g) + H2O(l)

Teste de solubilidade

O teste de solubilidade da amostra permitiu pressupor que havia carbonato, pois, ao ser

adicionado ácido, liberou-se gás. Foi possível prever, também, a existência de sulfato e bário, já que

não houve dissolução do precipitado branco nem com a adição de ácido nítrico.

TESTES ESPECÍFICOS PARA ÂNIONS

Identificação de sulfato, SO42-

, em meio ácido:

Ba2+

(aq) + SO42-

(aq) BaSO4(s)

Testes para íons Cloreto e Brometo:

Identificação de brometo (Br-) e remoção deste ânion da solução, devido ao

desprendimento de Br2(g), a partir da reação com K2S2O8(s) em presença de H2SO4 2M:

2Br-(aq) + S2O8

2-(aq) 2SO4

2-(aq) + Br2(g)

Identificação de Cloreto (Cl-) em presença de HNO3 6M, após a remoção do íon

interferente Br-:

Ag+

(aq) + Cl-(aq) AgCl(s)

Teste da solubilidade para confirmação da presença de cloreto:

1) Tratamento do precipitado de AgCl(s) com NH3 0,5M

AgCl(s) + 2NH3(aq) [Ag(NH3)2]+

(aq) + Cl-(aq)

2) Tratamento da solução resultante anterior com HNO3 6M:

[Ag(NH3)2]+

(aq) + Cl-(aq) + H

+(aq) AgCl(s) + 2NH4

+(aq)

REAÇÕES DE IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS ENCONTRADOS CORRTAMENTE

Identificação do Manganês, Mn2+

:

2Mn+2

(aq) + 5IO4-(aq) + 3H2O(l) 2MnO4

-(aq) + 5IO3

-(aq) + 6H

+(aq)

Inertização do permanganato:

2MnO4-

(aq) + 5C2O42-

(aq) + 16H+

(aq) → 2Mn2+

(aq) + 10CO2(g) + 8H2O(l)

Identificação do níquel, Ni2+

, a partir da Dimetilglioxima (DMG):

Forma simplificada: Ni2+

(aq) + 2H2(DMG)(aq) Ni(DMG)2(s) + 2H+

(aq)

Identificação do cálcio, Ca2+

:

Ca2+

(aq) + C2O42-

(aq) → CaC2O4 (s)

Identificação do bário, Ba2+

:

2Ba2+

(aq) + Cr2O72-

(aq) + H2O(l) 2BaCrO4(s) + 2H+

(aq)

JUSTIFICATIVA DO ERRO ANALÍTICO

Teste negativo para o íon potássio que estava presente na amostra:

O teste para a identificação do íon potássio não apresentou precipitado algum, embora a

solução tenha sido concentrada, o pH estivesse ajustado em cinco e grande quantidade do reagente

cobaltonitrito de sódio tenha sido adicionada, conforme requer no procedimento. Certamente houve

perda excessiva deste cátion durante as várias diluições e transferências ocorridas na sequência

analítica e, com isso, não sucedeu a reação de precipitação do K3[Co(NO2)6](s), que deveria ter

ocorrido.

O teste da chama não foi realizado, pois não houve um precipitado para que a presença do íon

potássio pudesse ser confirmada com a coloração característica da chama. A existência deste cátion

não poderia ser afirmada somente com a prova da chama na amostra pura, pois se trata de um teste

pouco sensível e por isso é geralmente utilizado somente como teste confirmativo.

EQUAÇÕES IÔNICAS DAS DEMAIS REAÇÕES REALIZADAS

Extrato com Soda

Reação de transposição do Sulfato de Bário:

BaSO4(s) + 2Na+

(aq) + CO32-

(aq) BaCO3(s) + 2Na+

(aq) + 2SO42-

(aq)

Reações com os cátions presentes em solução:

Ca2+

(aq) + yX(aq) +2Na+

(aq) + CO32-

(aq) BaCO3(s) + 2Na+

(aq) + yX(aq)

Ni2+

(aq) + yX(aq) +2Na+

(aq) + CO32-

(aq) BaCO3(s) + 2Na+

(aq) + yX(aq)

Mn2+

(aq) + yX(aq) +2Na

+(aq) + CO3

2-(aq) BaCO3(s) + 2Na

+(aq) + yX(aq)

Observação: X = Cl-, ou SO4

2-, ou Br

-, ou CO3

2-.

y = 1 ou 2.

Reações das precipitações ocorridas na análise sistemática dos cátions

ppt. 1: Ni2+

(aq) + S2-

(aq) NiS(s)

ppt. 2: Mn2+

(aq) + S2-

(aq) MnS(s)

Ni2+

(aq) + S2-

(aq) NiS(s)

ppt. 3: Mn2+

(aq) + 2OH-(aq) → Mn(OH)2(s)

Mn(OH)2(s) + ½ O2(g) → MnO2(s) + H2O(l)

ou

Mn2+

(aq) + 2OH-(aq) → Mn(OH)2(s)

Mn(OH)2(s) + H2O(l) + O2(g) MnO(OH)2(s) + 2OH-(aq)

ppt.4: Ca2+

(aq) + CO32-

(aq) → CaCO3(s)

Ba2+

(aq) + CO32-

(aq) → BaCO3(s)

O pH do meio deve ser controlado, pois se estiver ácido ocorre a decomposição do

reagente precipitante, CO32-

(aq), conforme descrito nas reações abaixo:

H+

(aq) + CO32-

(aq) HCO3-(aq)

HCO3-(aq) + H

+(aq) H2CO3(aq)

H2CO3(aq) → H2O(l)+ CO2(g)

Preparação dos tampões

Meio com pH aproximadamente 9:

NH4OH(aq) + H+

(aq) NH4+

(aq) + H2O(l)

Meio com pH aproximadamente 5:

CH3COOH(aq) + H2O(l) CH3COO-(aq) + H3O

+(aq)

Dissolução dos precipitados

Precipitado 1 com HCl(aq) 1M:

MnS(s) + 2H+

(aq) → Mn2+

(aq) + H2S(g)

Precipitado 2 com HNO3 concentrado a quente:

NiS(s) + 2NO3-(aq) + 4H

+(aq) Ni

2+(aq) + 2NO2(g) + 2H2O(l) + S

Precipitado 3 com H2SO4 concentrado:

MnO2(s) + 2H+

(aq) → H2O(l) + Mn2+

(aq) + ½O2(g)

ou

MnO(OH)2(s) + 2OH-(aq) + 4H

+(aq) → 4H2O(l) + Mn

2+(aq) + ½O2(g)

Precipitado 4 com ácido acético 6M:

BaCO3(s) + HAc(aq) Ba2+

(aq) + HCO3-(aq) + Ac

-(aq)

HCO3- (aq) + HAc(aq) H2CO3(aq) + Ac

-(aq)

H2CO3(aq) → CO2(g) + H2O(l) + Ac-(aq)

ou

BaCO3(s) + 2HAc(aq) Ba2+

(aq) + H2CO3(aq) + 2Ac-(aq)

H2CO3(aq) → CO2(g) + H2O(l)

CaCO3(s) + HAc(aq) Ca2+

(aq) + HCO3-(aq) + Ac

-(aq)

HCO3- (aq) + HAc(aq) H2CO3(aq) + Ac

-(aq)

H2CO3(aq) → CO2(g) + H2O(l) + Ac-(aq)

ou

CaCO3(s) + 2HAc(aq) Ca2+

(aq) + H2CO3(aq) + 2Ac-(aq)

H2CO3(aq) → CO2(g) + H2O(l)

Produção de Sulfeto a partir da Tioacetamida:

CH3CSNH2(aq) + 3OH-(aq) CH3COO

-(aq) + NH3(aq) + S

2-(aq) + H2O(l)

Eliminação da Tioacetamida:

CH3CSNH2(aq) + H+

(aq) + 2H2O(l) CH3COOH(aq) + NH4+

(aq) + H2S(g)

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BACCAN, N.; ANDRADE, J.C.; GODINHO, O.E.S.; BARONE, J.S. Introdução à semimicroanálise

qualitativa. 7 ed. São Paulo: Edgard Blücher, 1997.

VOGEL, A.I. Química analítica qualitativa. 5 ed. São Paulo: Mestre Jou, 1996.