relato marcha analítica grupo 1

8/18/2019 Relato Marcha Analítica Grupo 1

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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA

QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA

CLASSIFICAÇÃO ANALÍTICA DOS CÁTIONS

Tubarão

2016


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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

O presente relato, tem por objetivo principal, explicar as técnicas, os mecanismos e a

realização de testes analíticos qualitativos identificadores de alguns íons metálicos.

Esses íons que serão estudados e analisados a partir deste momento, recebem uma

classificação importante, chamada de grupo 1 ou família do HCl. Esses são íons metálicos que

reagem com solução de ácido clorídrico, formando compostos precipitados de cloretos

metálicos, de coloração branca, com características muito singulares. Os íons pertencentes à

esta família são o Ag+, Pb+, Hg22+.

Segundo Mello (pg.183), “ Para fins qualitativos os cátions estão divididos em grupos

que se distinguem por apresentarem um reativo particular. Assim sendo, por adição de um

pequeno excesso de HCl (+ 6N) a uma solução que contém todos os cátions comuns, obtém-se

um precipitado branco, constituídos por cloreto de prata, chumbo e mercuroso, nada

acontecendo com os demais cátions. Por esta razão os cátions Ag + , Pb++ , e Hg 2++ estão

reunidos sob a denominação de 1º grupo.”

Segundo Abreu et al, em “Uma proposta para o ensino da Química Analítica

Qualitativa”: “Os cátions encontram-se divididos em cinco grupos analíticos de acordo com suas similaridades. Cada grupo, com exceção daquele constituído pelos íons Na+ , K + e NH 4+ ,

possui um reagente precipitante que forma compostos insolúveis com todos os cátions do grupo

e que por esse motivo recebe o nome de reagente de grupo. Alguns autores, como N. Baccan et

al.6 e V. N. Alexéiev8 , adotam a classificação proposta inicialmente pelo alemão K. R. Fresenius

(1818-1897), considerado o pai da análise qualitativa. Ele publicou vários métodos de análise

que resultaram na separação sistemática dos cátions e que constituem a base dos esquemas de

separação usados nos cursos de Química Analítica Qualitativa. A seqüência de classificaçãodos cátions proposta por Fresenius foi adotada no Brasil por Rheinboldt e baseia-se na

complexidade crescente das reações à medida que os grupos de cátions são estudados,

iniciando-se pelos metais alcalinos e finalizando com o grupo da prata.”

Essas técnicas empregadas, baseadas em reações químicas, solubilizações,

precipitações, colorações, etc. utilizadas na execução e identificação dos diversos cátions

metálicos, chamamos de marcha analítica.


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Imagem 01: sequência da marcha analítica para identificação dos diversos cátions metálicos. Fonte:http://www2.fc.unesp.br/lvq/LVQ_experimentos/analitica_qualitativa/apostila%20de%202012.pdf

Imagem 02: sequência da marcha analítica para identificação dos cátions do grupo 1. Fonte:http://www2.fc.unesp.br/lvq/LVQ_experimentos/analitica_qualitativa/apostila%20de%202012.pdf


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PROCEDIMENTOS E RESULTADOS OBTIDOS

1): ENSAIOS PRELIMINARES DOS CÁTIONS:

- Em quatro tubos de ensaios contendo aproximadamente 2mL de uma solução de AgNO3

0,1M, adicionar:

- Ao 1º tubo, gotas de HCl diluído para observar a formação de precipitado. Em seguida

adicionar água quente ou aquecer o tubo para testar a solubilidade do precipitado.

- Ao 2º tubo, depois de adicionar gotas de solução de HCl, adicionar também solução de

NH4OH e observar. No mesmo tubo acrescentar gotas de HNO3 até ficar ácido. Observar ocomportamento.

- Ao 3º tubo, gotas de K 2CrO4. Observar se forma ou não precipitado.

- Ao quarto tubo, solução de HCl e depois NaOH, observar.

Repetir o procedimento com solução de Pb(NO3)2 0,1M, observar o comportamento das

reações em cada tubo e anotar.

Repetir novamente o procedimento usando solução de Hg2+2.

Resultados:

1.1) Adição de HCl diluído em soluções de AgNO3 0,1M, Pb(NO3)2 0,1M e Hg2+2 com

posterior aquecimento:

Tubo 1: Adição de gotas de solução de HCl em solução de AgNO3 0,1M.

Foi observada a formação de substância leitosa no interior do tubo de ensaio, com

posterior formação de precipitado de cor branca. Conforme literatura específica concluímos

pela “ formação de cloreto de prata” (MELLO, 1977):

Ag+ + Cl- AgCl

Íon prata íon cloro cloreto de prata


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Imagens 2 e 3: solução de nitrato de prata com detalhe do momento da formação de AgCl.

Após aquecimento da substância formada, constatamos alterações nas características

visuais, ficando bem nítidas as separações das fases. Não caracterizamos esta separação pelo

aquecimento, más sim pelo período de repouso e decantação. Segundo Vogel, o compostocloreto de prata não se solubiliza por aquecimento.

Imagem 4: detalhe do precipitado AgCl após período de aquecimento.

Tubo 2: Adição de gotas de solução de HCl em solução de Pb(NO3)2 0,1M.


posterior formação de precipitado de cor branca. Concluímos pela formação de cloreto de

chumbo:

Pb+2 + 2Cl- PbCl2

Íon chumbo íon cloro cloreto de chumbo


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Imagens 5 e 6: solução de Pb(NO3 )2 com detalhe do momento da formação de PbCl 2.

Segundo Mello, o precipitado formado é “solúvel em água quente, mas dificilmente

solúvel em água fria. Este precipitado se dissolve em ácido clorídrico concentrado como

também numa solução concentrada de um cloreto alcalino, transformando-se nos complexosde superposição [PbCl 3 ]- e [PbCl 4 ]-2 os quais se decompõem por diluição em água”.

Constatamos a diminuição de precipitado PbCl2 após aquecimento dos produtos

formados, por sua parcial solubilização em temperatura elevada.

Imagem 7: detalhes da solubilização parcial do precipitado PbCl 2 após aquecimento.

Tubo 3: Adição de gotas de solução de HCl em solução de e Hg2+2 0,1M.


posterior formação de precipitado de cor branca. Concluímos pela formação de cloreto de

mercúrio:

Hg2+2

+ 2Cl

-

Hg2Cl2 Cátion mercuroso íon cloro cloreto de mercúrio


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Imagens 8 e 9: solução de Hg 2(NO3 )2 com detalhe do momento da formação de Hg 2Cl 2.

Após aquecimento da substância formada, constatamos alterações nas características

visuais, ficando bem nítidas as separações das fases e leve escurecimento da coloração

anteriormente branca leitosa, passando para cinza claro. Ocorreu decantação do precipitado,restando ainda compostos formados, em suspenção, pela coloração visualmente turva da

solução sobrenadante. Segundo Vogel, o composto cloreto de mercúrio não se solubiliza por

aquecimento. A alteração da cor pode ser explicada por reduções parciais nos íons de mercúrio.

Imagem 10: detalhes do precipitado PbCl 2 após aquecimento.

1.2) Adição de HCl diluído em soluções de AgNO3 0,1M, Pb(NO3)2 0,1M e Hg2+2, composterior adição de NH4OH e HNO3.

Tubo 1: Adição de gotas de solução de HCl em solução de AgNO3 0,1M e adições seguidas de

NH4OH e HNO3.

Do precipitado obtido com adição de HCl em solução de AgNO3, o mesmo já descrito

no tubo 1 do item anterior, após a adição de NH4OH, foram observadas a formação de


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substância de cor branca, com características visuais de cremosidade, sendo explicada pela

formação do complexo amino cloreto de prata (diaminoargentato) e solubilização parcial do

precipitado.

AgCl + NH4OH [Ag(NH3)2]Cl + H2Ocloreto de prata hidróxido de amônio amino cloreto de prata água

Imagens 11 e 12: precipitado de AgCl com posterior formação de diaminoargentato.

Após a adição de solução de ácido nítrico, verificamos novamente a formação de

precipitado, pelo deslocando o equilíbrio da reação neste sentido, neutralizando o excesso de

amônia, extinguindo ou diminuindo a formação do complexo diaminoargentato.

Imagem 13: Deslocamento da reação na formação de precipitado pela adição de HNO3.


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Tubo 2: Adição de gotas de solução de HCl em solução de Pb(NO3)2 0,1M e adições seguidas

de NH4OH e HNO3.

Do precipitado obtido com adição de HCl em solução de Pb(NO3)2, o mesmo já descrito

no tubo 2 do item anterior, verificamos não sofrer alterações das características visuais após aadição de NH4OH. Segundo Vogel “Se o precipitado ... se adicionar amônia diluída, não se

observará qualquer alteração, embora ocorra uma reação de intercâmbio de precipitado,

formando-se o hidróxido de chumbo”. Verificamos dessa forma, que reagindo o nitrato de

chumbo diretamente com o NaOH, ocorreria a precipitação de hidróxido de chumbo insolúvel.

PbCl2 + 2NH3 + H2O Pb(OH)2 + 2NH4+ + 2Cl-

cloreto de chumbo hidróxido de chumbo

Imagens 14 e 15: PbCl 2 com posterior formação de Pb(OH)2 pela adição de NH 4OH.

Após acidificação com solução de ácido nítrico, não percebemos alterações visuais nos

compostos formados.

Tubo 3: Adição de gotas de solução de HCl em solução de Hg2+2 0,1M e adições seguidas de

NH4OH e HNO3.

Do precipitado obtido com adição de HCl em solução de Hg2+2, o mesmo já descrito no

tubo 3 do item anterior. Após a adição da solução amoniacal, verificamos o aparecimento de

substância sólida, de cor preta brilhante. Segundo Vogel “Uma solução de amônia converte o

precipitado numa mistura de amido cloreto de mercúrio (II) e mercúrio metálico, formando

dois precipitados insolúveis.

Reconhecemos na suspensão formada, a presença do amido cloreto de mercúrio (II),

pela coloração branca e o mercúrio metálico, pelas partículas de cor preta brilhante.


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Hg2Cl2 + 2NH3 Hg + Hg(NH2)Cl + NH2+ + Cl-

Cloreto de mercúrio amido cloreto de mercúrio (II)

Imagens 16 e 17: precipitado de Hg 2Cl 2 com posterior formação de Hg 0 e Hg(NH 2 )Cl.

A adição de solução de ácido nítrico, dissolve o cloreto de mercúrio (I), formando

cloreto de mercúrio (II) solúvel, porém não dissociado (VOGEL). O mercúrio metálico também

é oxidado a íons mercúrio (I), conforme as seguintes reações:

6Hg + 8HNO3 3Hg22+ + 2NO + 6NO3- + 4H2O

mercúrio metálico mercúrio (I)

3Hg2Cl2 + 2HNO3 + 6HCl 3HgCl2 + 2NO + 4H2O

cloreto de mercúrio (I). cloreto de mercúrio (II).

Imagem 18: mistura entre cloreto de mercúrio (I) e (II). Dissolução do Hg metálico.


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1.3) Adição de K 2CrO4 em soluções de AgNO3 0,1M, Pb(NO3)2 0,1M e Hg2+2:

Tubo 1: Adição de gotas de solução de K 2CrO4 em solução de AgNO3 0,1M.

É possível visualizar a presença de íons Ag+ pela adição de gotas de K 2CrO4 muito

facilmente. Ocorre a formação de um precipitado vermelho acastanhado com formação de

cromato de prata conforme segue na reação:

2Ag+ + CrO4-2 Ag2CrO4

Íon prata íon cromato cromato de prata

Imagens 19 e 20: solução de nitrato de prata com formação de Ag 2CrO4.

Tubo 2: Adição de gotas de solução de K 2CrO4 em solução de Pb(NO3)2 0,1M.

É possível visualizar a presença dos íons Pb+2 pela adição de gotas de K 2CrO4 pela

precipitação de composto de cor amarela, caracterizado como de cromato de chumbo, conforme

segue na equação:

Pb+2 + CrO4-2 PbCrO4

Íon chumbo íon cromato cromato de chumbo

Imagens 21 e 22: solução de nitrato de chumbo com detalhes da formação de PbCrO4.


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Tubo 3: Adição de gotas de solução de K 2CrO4 em solução de Hg2+2 0,1M.

É possível visualizar a presença do mercúrio em solução pela adição de gotas de

K 2CrO4, ocorrendo a formação de um precipitado vermelho alaranjado. Concluímos pela

formação de cromato de mercúrio, conforme segue na equação química:

Hg2(NO3)2 + K 2CrO4 Hg2CrO4 + 2KNO3

Nitrato de mercúrio cromato de potássio cromato de mercúrio nitrato de potássio

Imagens 23 e 24: solução de nitrato de mercúrio com formação de Hg 2CrO4.

1.4) Adição de HCl diluído em soluções de AgNO3 0,1M, Pb(NO3)2 0,1M e Hg2+2, com

posterior NaOH.

Tubo 1: Adição de gotas de solução de HCl em solução de AgNO3 0,1M e adição seguida de

NaOH.

Do precipitado obtido com adição de HCl em solução de AgNO3, já descrito no tubo 1

do item 1.1, após a adição da solução de NaOH, foram observadas suaves alterações na

coloração, passando da branca, para a cor castanha clara. Continuaram produtos precipitados,

passando do cloreto de prata para o óxido de prata:

AgCl + NaOH Ag2O + H2O

cloreto de prata hidróxido de sódio óxido de prata água


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Imagens 25 e 26: precipitado de AgCl com formação de Ag 2O, pela adição de NaOH.

Tubo 2: Adição de gotas de solução de HCl em solução de Pb(NO3)2 0,1M e adição seguida

de NaOH.

Do precipitado obtido com adição de HCl em solução de Pb(NO3)2, já descrito no tubo

2 do item 1.1, após a adição da solução de NaOH, não foram observadas alterações nas

características visuais. Continuaram a presença no tubo de produtos precipitados, podendo ser,

segundo VOGEL, o seguinte composto:

Pb2+ + 2OH- Pb(OH)2

íon chumbo hidroxila hidróxido de chumbo

Imagens 27 e 28: PbCl 2 com posterior formação de Pb(OH)2 pela adição de NaOH.

Tubo 3: Adição de gotas de solução de HCl em solução de Hg2+2 0,1M e adição seguida de

NaOH.


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Do precipitado obtido com adição de HCl em solução de Hg2+2, já descrito no tubo 3 do

item 1.1, após a adição da solução de NaOH, foram observadas alteração na coloração do

precipitado, passando do branco leitoso para o cinza claro, formando os seguintes compostos:

Hg22+ + 2OH- Hg2O + H2O

Hg2O HgO + Hg

Imagens 29 e 30: precipitado de Hg 2Cl 2 com formação de Hg 0 e HgO, pela adição de NaOH..

2): MARCHA ANALÍTICA DOS CÁTIONS – GRUPO I

Preparar uma amostra de 60mL, contendo íons Ag+, Pb+, Hg+22. Seguir a marcha

analítica conforme mostra o roteiro a seguir:

A) Amostra de 60mL, contendo 20mL AgNO3 0,1M, 20mL de Pb(NO3)2 0,1M e

20mL de Hg2+2.

B) Adição de 20g de solução de HCL 3N.

Após a adição do HCl, ocorreram as precipitações dos íons metálicos Ag+, Pb+, Hg+22,

na forma dos seguintes cloretos:

Ag+ + Cl- AgCl

Íon prata íon cloro cloreto de prata

Pb+2 + 2Cl- PbCl2

Íon chumbo íon cloro cloreto de chumbo

Hg2+2 + 2Cl- Hg2Cl2

Cátion mercuroso íon cloro cloreto de mercúrio


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Imagem 31: precipitação dos cloretos AgCl, PbCl 2 e Hg 2Cl 2 após adição de HCl.

C) Filtração para separação dos compostos precipitados.

Do filtrado, após a realização de teste para averiguação da presença dos íons metálicos

já citados, pela adição de K 2Cr 2O4, não verificamos o aparecimento de precipitado, concluindo

assim que os íons presentes foram totalmente precipitados.

Imagem 32: ausência de precipitação no filtrado, ausência dos íons da solução inicial.


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D) Lavagem com água quente dos compostos precipitados.

O material precipitado retido no filtro, foi lavado com água quente, sendo recolhido o

filtrado e efetuados testes com adição de solução de K 2Cr 2O4 e de HCl. Após adição de HCl,

percebemos a formação de pequenos cristais em suspenção até precipitação. Após a adição desolução de K 2Cr 2O4, verificamos o aparecimento de coloração amarela, confirmando a presença

dos íons Pb2+ que é solúvel em água quente, sendo arrastado para o filtrado após solubilização

com água quente.

Imagem 33: íons Pb2+ solubilizados por lavagem do precipitado com água quente.

E) Adição de 10mL de NH4OH 6N à quente ao precipitado.

Após solubilização e separação dos íons Pb2+ do precipitado com adição de água quente,

o precipitado foi tratado com adição de 10mL de NH4OH 6N à quente. Foi observado o

aparecimento de sólido de cor preta na superfície do papel filtro, indicando a presença de íonsHg2+ no composto precipitado anteriormente. Segundo Mello, “... a adição de amônia ...” ao

mesmo tempo que dissolve o cloreto de prata precipitado “... formando o complexo

[Ag(NH 3 )2 ]+ ...” .que é solúvel, e dessa forma passa para o filtrado “... enegrece o cloreto de

mercúrio, formando o amino cloreto de mercúrio e o mercúrio metálico que é quase preto.”.


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Imagem 34: Precipitado negro. Identificação da presença de Hg 22+ pela adição de NH 4OH.

Do filtrado pela adição de NH4OH que formou o complexo [Ag(NH3)2]+ solúvel,

adicionamos HNO3 2N. Dessa forma deslocamos o equilíbrio da reação no sentido da

diminuição do complexo e nova formação do AgCl, reaparecendo o precipitado.

Imagem 35: Reaparecimento de precipitado AgCl, após adição de HNO3.

Concluímos pelos testes realizados que a marcha analítica é capaz de identificar a

presença de íons metálicos em solução, inicialmente de forma qualitativa. Consideramos o

sucesso dos resultados obtidos em comparação com a literatura especializada, disponível aonosso alcance.


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Referência Bibliográfica

- Apostila de Química Analítica Qualitativa para o curso de Licenciatura em Química –

UNESP. Disponível em:

http://www2.fc.unesp.br/lvq/LVQ_experimentos/analitica_qualitativa/apostila%20de%20201

2.pdf .

ABREU, D. G; et al. Uma proposta para o ensino da Química Analítica Qualitativa.

Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-

40422006000600039.

- MELLO, Ary Ferraz de; Introdução à Análise Mineral Qualitativa; São Paulo, Pioneira,

1977.

- VOGEL, Arthur Israel; Química Analítica Qualitativa; Mestre Jou; 5 ed; São Paulo, 1981.

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