GOVERNO DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
FUNDAÇÃO DE APOIO À ESCOLA TÉCNICA – FAETEC
ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL SANTA CRUZ – ETESC
DISCIPLINA DE QUÍMICA EXPERIMENTAL
Profs.: Ana Cristina, Denis Dutra e José Lucas
Ano Letivo: 2010
ROTEIRO DE PRÁTICA – AULA 9
ELETROMECÂNICA
ANÁLISE QUÍMICA QUALITATIVA DE METAIS
– OBJETIVOS –
Conhecer os fundamentos da análise qualitativa de alguns cátions metálicos.
Identificar a presença de íons chumbo II, estanho II, cobre II, zinco e ferro III em uma solução.
– INTRODUÇÃO TEÓRICA –
A análise qualitativa é a parte da Química Analítica que se preocupa com a identificação dos
constituintes de uma amostra, que pode ser de natureza mineral, vegetal ou animal. O procedimento para a
identificação de uma espécie química consiste em provocar, na mesma, uma variação em suas propriedades, que
possa ser facilmente observada e que corresponda com a constituição da dita substância. O agente que promove
a variação chama-se reagente, pois reage quimicamente com o produto que se deseja reconhecer. Pode-se
trabalhar com o reagente dissolvido ou não em solução; logo, existem dois tipos de ensaios: reações por via seca
e reações por via úmida.
A maioria das reações de análise qualitativa é conduzida por via úmida. Investigações preliminares são
realizadas antes de se realizar estes ensaios. A cor, odor e qualquer propriedade física especial são observações
válidas para as etapas subseqüentes de investigação das amostras. Após a etapa preliminar, percebe-se que a
adição de um reagente a solução que contém a amostra em estudo leva a formação de um precipitado (sólido
formado por uma reação), ao desprendimento de gás ou a mudança de cor.
Para fins de análise qualitativa sistemática, os cátions são classificados em diferentes grupos, tomando-se
por base sua peculiaridade a determinados reagentes, ou seja, os íons de comportamento análogo são reunidos
dentro de um mesmo grupo.
Chumbo, Pb: características analíticas do íon Pb2+
O chumbo é um metal cinza azulado com uma alta densidade. Dissolve-se facilmente em solução de
concentração média de ácido nítrico (8 mol/L), produzindo o íon chumbo II. Para o estudo das reações, podem
ser utilizadas as soluções de nitrato de chumbo II ou acetato de chumbo II.
A presença de íons chumbo II é detectada através da reação deste cátion com iodeto de potássio (KI),
formando um precipitado amarelo de iodeto de chumbo (PbI2):
Pb2+ + 2 I– ⇌ PbI2
Os íons chumbo II reagem com amônia formando um precipitado branco de hidróxido de chumbo
(Pb(OH)2). Este precipitado é insolúvel em excesso de reagente:
Pb2+ + 2 NH3 + 2 H2O
Pb(OH)2
+ 2 NH4+
Estanho, Sn: características analíticas do íon Sn2+
O estanho é um metal branco prateado, maleável e dúctil em temperaturas normais, mas a baixas
temperaturas torna-se quebradiço. O metal dissolve-se lentamente em ácido clorídrico diluído, ácido nítrico e
ácido sulfúrico, com formação de sais de estanho II. Já os íons estanho IV são formados em ácido sulfúrico
concentrado a quente e em água- régia (mistura dos ácidos clorídrico e nítrico).
Os compostos de estanho II são geralmente incolores. Utiliza-se para o estudo destas reações uma solução
de cloreto de estanho II (SnCl2.2 H2O).
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Análise química qualitativa de metais
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Os cátions de estanho II reagem com cloreto de mercúrio II (HgCl2) formando um precipitado branco de
cloreto de mercúrio I (Hg2Cl2), se o reagente for adicionado em grande quantidade e rapidamente:
Sn2+ + 2 HgCl2
Hg2Cl2
+ Sn4+ + 2 Cl–
Se os íons estanho estiverem em excesso, o precipitado irá se tornar cinza, por aquecimento, devido a
uma posterior redução a mercúrio metálico.
Os íons estanho II reagem com amônia (NH3) formando um precipitado branco de hidróxido de estanho II
(Sn(OH)2), que não é dissolvido em excesso de amônia:
Sn2+ + 2 NH3 + 2 H2O
Sn(OH)2
+ 2 NH4+
Cobre, Cu: características analíticas do íon Cu2+
O cobre é um metal vermelho-pálido, macio, maleável e dúctil. Devido a seu potencial normal ser
positivo (+0,34 V para o par Cu/Cu2+), é insolúvel em ácido clorídrico e ácido sulfúrico diluído, embora na
presença de oxigênio possa ocorrer alguma solubilização. O ácido nítrico, medianamente concentrado (8 mol/L),
o ácido sulfúrico concentrado a quente e a água régia dissolvem rapidamente o cobre.
Os sais de cobre II são geralmente azuis, tanto no estado sólido hidratado como em soluções aquosas
diluídas. Os sais anidros de cobre II, tais como sulfato de cobre II anidro (CuSO4), são brancos ou levemente
amarelados. Os íons cobre II reagem com solução de iodeto de potássio formando um precipitado branco de
iodeto de cobre I (CuI), mas a solução apresenta uma forte coloração marrom, devido à presença de íons
triiodeto (I3–):
2 Cu2+ + 5 I–
2 CuI
+ I3–
Adicionando-se um excesso de tiossulfato de sódio (Na2S2O3), os íons triiodeto são reduzidos a íons
iodeto incolores e a coloração branca do precipitado torna-se visível.
Os íons cobre reagem com solução de amônia formando um precipitado azul de um sal básico (sulfato
básico de cobre:
2 Cu2+ + SO42– + 2 NH3 + 2 H2O
Cu(OH)2 . CuSO4
+ 2 NH4+
Este precipitado é solúvel em excesso de reagente, obtendo-se uma coloração azul intensa.
Ferro, Fe: características analíticas do íon Fe3+
O ferro quimicamente puro é um metal branco-prateado, tenaz e dúctil. O metal comercial raramente é
puro e, em geral, contém pequenas quantidades de carbureto, silicato, fosfeto e sulfeto de ferro, e um pouco de
grafite. Estes contaminantes exercem um papel importante na resistência de estruturas metálicas de ferro. O
ferro pode ser magnetizado.
O ferro metálico pode ser dissolvido em ácido clorídrico diluído ou concentrado, e em ácido sulfúrico
diluído, formando sais de ferro II e liberando gás hidrogênio. Já com ácido sulfúrico concentrado a quente, sua
dissolução produz íons ferro III e libera o dióxido de enxofre gasoso.
Uma solução que contenha o cátion Fe2+ normalmente possui uma coloração verde-clara. Os íons ferro II
são facilmente oxidados a ferro III. Os sais de ferro III são mais estáveis que os de ferro II. As soluções onde
estão presentes os cátions Fe3+ geralmente apresentam coloração amarelo-clara. Os cátions Fe3+ reagem com
solução de amônia formando um precipitado gelatinoso, marrom-avermelhado, de hidróxido de ferro III
(Fe(OH)3), insolúvel em excesso do reagente:
Fe3+ + 3 NH3 + 3 H2O
Fe(OH)3
+ 3 NH4+
Zinco, Zn: características analíticas do íon Zn2+
O zinco é um metal branco azulado, moderadamente maleável e dúctil entre 110 e 150 ºC. O metal puro
dissolve-se muito lentamente em ácidos e em álcalis. A presença de impurezas ou contato com platina ou cobre,
produzidas por adição de algumas gotas das soluções dos sais desses metais, acelera a dissolução do zinco. Isso
explica a solubilidade do zinco comercial. Esses são facilmente solubilizados em ácido clorídrico diluído e em
ácido sulfúrico diluído, levando a liberação de gás hidrogênio. Dissolve-se também em ácido nítrico muito
diluído, sem desprendimento de gás, e em ácido nítrico diluído, com desprendimento de óxidos de dinitrogênio
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(N2O) e nitrogênio (NO). Esse mesmo ácido concentrado tem pouco efeito sobre o zinco, devido à baixa
solubilidade do nitrato de zinco em tal meio.
O zinco forma somente uma série de sais; estes contêm o cátion zinco II. Os íons zinco II reagem com
solução de amônia formando um precipitado branco de hidróxido de zinco (Zn(OH)2):
Zn2+ + 2 NH3 + 2 H2O
Zn(OH)2
+ 2 NH4+
Este precipitado é facilmente solúvel em excesso de reagente e em soluções de sais de amônio, devido a
produção de íons complexos.
EXPERIMENTO – ANÁLISE QUÍMICA QUALITATIVA DE METAIS
Materiais e reagentes
Tubo de ensaio 10 x 130 mm (9)
Estante para tubos de ensaio
Solução de amônia a 10% (p/v)
Solução de iodeto de potássio
Solução de tiossulfato de sódio
Solução de cloreto de mercúrio II
Soluções de cátions metálicos (chumbo II, estanho II, ferro III, zinco ou cobre II)
Procedimento
– Realizar cada um dos ensaios de identificação descritos abaixo, para as três amostras desconhecidas:
ENSAIO 1: Adicionar 1 gota da solução de iodeto de potássio (KI), e agitar. Em seguida, adicionar 3 gotas
da solução de tiossulfato de sódio (Na2S2O3), e agitar.
ENSAIO 2: Adicionar 1 gota da solução de cloreto de mercúrio II (HgCl2), e agitar.
ENSAIO 3a: Na capela, adicionar 1 gota da solução de amônia (NH3) a 10%, e agitar. Anotar o resultado.
ENSAIO 3b: Em seguida, adicionar mais 4 gotas da solução de amônia e agitar, anotando o resultado.
– Anote os seus resultados, descrevendo as mudanças observadas.
AMOSTRA
ENSAIO 1
ENSAIO 2
ENSAIO 3a
ENSAIO 3b
A
B
C
– Os resultados esperados (“positivos”) para os ensaios realizados estão destacados no quadro abaixo:
CÁTION
ENSAIO 1
KI + Na2S2O3
ENSAIO 2
HgCl2
ENSAIO 3a
NH3
ENSAIO 3b
NH3 em excesso
Chumbo II
(Pb2+)
PRECIPITADO
AMARELO
não há reação
PRECIPITADO
BRANCO
não há alteração
Estanho II
(Sn2+)
não há reação
PRECIPITADO
BRANCO
PRECIPITADO
BRANCO
não há alteração
Cobre II
(Cu2+)
PRECIPITADO
BRANCO
não há reação
PRECIPITADO
AZUL
SOLUÇÃO AZUL
(dissolve o precipitado)
Zinco
(Zn2+)
não há reação
não há reação
PRECIPITADO
BRANCO
DISSOLVE O
PRECIPITADO
Ferro III
(Fe3+)
não há reação
não há reação
PRECIPITADO
MARROM
não há alteração
Disposição dos resíduos: As soluções podem ser despejadas na pia, devendo ser diluídas sob água corrente.