Classificassão analítica de catiões e aniões
T.L.Q. II
Escola da Apel
Técnicas Laboratoriais
Química
de
Trabalho elaborado por:
Cátia
Lucélia
nº5
11ºA5
Escola da Apel
Sousa
e
Silva
Maio de 2004
Classificassão analítica de catiões e aniões
T.L.Q. II
Objectivos
Este trabalho laboratorial tem como objectivos, analisar qualitativamente
os diversos efeitos das reacções químicas, identificando e classificando os aniões e
catiões aí existentes, separando-os em grupos, de acordo com as reacções ocorridas.
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Classificassão analítica de catiões e aniões
T.L.Q. II
Introdução
A química analítica é um ramo da química, que consiste num conjunto de
técnicas e métodos que têm como objectivo determinar a composição química
quantitativa e qualitativa de uma determinada amostra de matéria.
Assim a química analítica qualitativa, destina-se a identificar os
constituintes do referido material, enquanto que a química analítica quantitativa, tem
como finalidade determinar a quantidade de cada um dos componentes que existe no
material em estudo.
Estas análises diferem consoante o tipo de matéria de que é constituída a
amostra. Se a amostra é constituída por matéria orgânica pode realizar-se uma análise
elementar ou uma identificação de compostos. Se a amostra é constituída por materiais
inorgânicos, os tratamentos prévios (função do seu estado físico), a que ela é sujeita
podem conduzir à formação de iões em solução, tendo então que se proceder à sua
identificação; que tem como base, na maioria das vezes, alterações nas suas propriedades
individuais: cor, formação ou desaparecimento de precipitados com determinados
reagentes libertação de gases, entre outros.
Os métodos de análise química qualitativa podem ser físicos (baseiam-se
na relação entre a composição química de uma substância e as suas propriedades físicas)
e químicos (transformam o elemento ou ião a identificar, num cpmposto que possui
características que não permitem o erro na identificação da partícula em análise).
Os métodos químicos de análise qualitativa, podem ser realizados através de:
-
ensaios por “via seca” quando tanto o material em estudo como os reagentes
são sólidos e a reacção é efectuada em temperaturas elevadas, por exemplo o
ensaio de chama , utilizado na identificação de metais;
-
ensaios por “via húmida” que são os mais usuais, baseiam-se em reacções
entre ácidos, bases e sais, em solução aquosa;
-
classificação analítica de catiões que se baseia na diferença de solubilidade
dos seus cloretos, sulforetos, hidróxidos e carbonatos. Uma clasificação
habitual de catiões é aquela em que os associa em diferentes grupos:
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Grupo
1º - cloretos insolúveis
2º - sulfuretos insolúveis
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Reagente geral
HCl (aq.)
H2S (g) em meio clorídrico 0,3
ml/l
Catiões
Ag , Pb , Hg22+
Hg2+, Cu2+, Sn2+, Sn4+,
Cd2+
+
2+
3º - hidróxidos e sulfuretos
Fe3+, Al3+, Ni2+, Mn2+,
insolúveis em meio
NH4HO (aq) + H2S (g)
Zn2+
clorídrico
4º - carbonatos insolúveis
NH4HO (aq) + (NH4)2CO3 (aq) Ba2+, Sr2+, Ca2+
em meio amoniacal
5º - catiões que nã
precipitam com nenhum dos Sem reagente geral
Na+, K+, NH4+
reagentes gerais
- classificação analítica de aniões que se recorre a uma classificação baseada
nas reacções dos diferentes aniões com soluções aquosas de nitrto de prata e
de cloreto de bário. Quando se utiliza esta classificação os principais aniões
aparecem associados em quatro grupos:
Grupo
Aniões
1º - sulfato (SO42-)
Apenas precipitam com BaCl2
2º - carbonato (CO32-)
Precipitam com BaCl2 e AgNO3
3º - cloreto (Cl-)
Apenas precipitam com AgNO3
4º - nitrato (NO3-)
Não precipitam nem com BaCl2 nem com
AgNO3
A identificação dos iões de uma amostra pode ser feita de uma forma sistemática
(quando os iões de uma mistura se separam em grupos de acordo com reacções típicas
com determinados reagentes – reagentes gerais) ou fraccionada (quando a composição do
materialé conhecida, ou se deseja apenas verificar a presença ou ausência de certos iões).
Reagente geral é, o reagente que permite agrupar os iões em grupos analíticos.
Após esta separação, é necessário identificar cada um dos iões presentes,
utilizando reagentes selectivos, que permitem a separaçõa dos iões dentro de cada grupo.
Depois desta última separação, resta apenas a identificação do ião em causa, com a ajuda
de um reagente específico.
Neste protocolo experimental, foi utilizado mais concretamente a química
analítica qualitativa para a identificação e classificação de catiões e aniões, recorrendo à
análise sistemática.
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Material
-
conta-gotas
-
rótulos
-
suporte de tubos de ensaio
-
tubos de ensaio
Produtos/Reagentes
-
ácido clorídrico 3 mol/dm3
-
ácido nítrico 3 mol/dm3
-
soluções aquosas de:
brometo de potássio
carbonato de amónio 2 mol/dm3
carbonato de sódio
cloreto de amónio (saturado)
cloreto de bário
cloreto de sódio
hidróxido de amónio (saturado)
nitrato de cálcio tetraidratado
nitrato de chumbo (II)
nitrato de cobre (II)
nitrato de níquel (II) hexaidratado
nitrato de potássio
nitrato de prata
sulfato de amónio
tiocetamida
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Procedimento
Experimental
Classificação analítica de catiões:
1- Rotulou-se 5 tubos de ensaio com Pb2+, Cu2+, Ni2+, Ca2+ e K+,
respectivamente.
2- Deitou-se em cada um deles 10 gotas de solução que contenha o catião
indicado no rótulo.
3- Juntou-se 10 gotas de ácido clorídrico a cada um deles, observou-se e
registou-se.
4- Adicionou-se 10 gotas de solução de tiocetamida aos tubos onde não houve
formação de precipitados, observou-se e registou-se.
5- Adicionou-se 10 gotas de hidróxido de amónioaos tubos onde ainda não
houve formação de precipitados, observou-se e registou-se.
6- Adicionou-se 10 gotas de carbonato de amónio aos tubos onde continua a não
ocorrer precipitação, observou-se e registou-se.
Classificação analítica de aniões:
1- Rotulou-se 5 tubos de ensaio com CO32-, SO42-, NO3-, Cl- e Br-,
respectivamente.
2- Colocou-se me cada um deles 10 gotas de solução que contenha o respectivo
anião.
3- Adicionou-se 10 gotas de solução de nitrato de prata a cada um dos tubos.
Observou-se e registou-se.
4- Adicionou-se 10 gotas de ácido nítrico, apenas nos tubos onde ocorreu
precipitação. Observou-se e registou-se.
5- Repetiu-se os procedimentos 1 e 2.
6- Adicionou-se 10 gotas de solução de cloreto de bário a cada um dos tubos.
Observou-se e registou-se.
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7- Nos tubos onde ocorreu a formação de precipitados adicionou-se 10 gotas de
ácido nítrico. Observou-se e registou-se.
Resultados
Reacções dos catiões:
Reagentes
Ácido clorídrico
Hidróxido
de amónio
Teocetamida
Carbonato
de amónio
Catiões
Pb2+
Precipitado
branco
Cu2+
-------
Precipitado
branco
Ni2+
-------
--------
Precipitado
branco
Ca2+
-------
--------
--------
K+
-------
--------
--------
Precipitado
branco
--------
Reacções dos aniões:
Reagentes Nitrato de prata
Ácido nítrico
Cloreto de
bário
Ácido
nítrico
Precipitado
branco
Precipitado
branco
----------
Solúvel
Aniões
CO32-
Precipitado
branco
SO42-
----------
NO3-
---------Precipitado
branco
Precipitado
branco
ClBr-
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solúvel
Insolúvel
----------
Insolúvel
----------
Insolúvel
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Discussão
Após a realização desta actividade experimental, poude-se constatar que
os objectivos pretendidos foram alcançados com sucesso, isto é, foi possível a
identificação e sucessiva classificação dos catiões e aniões nas amostras estudadas.
Classificação analítica de catiões:
Nesta primeira experiência pode-se observar que ao adicionar o ácido
clorídrico às soluções contidas nos diferentes tubos de ensaio, e sabendo que este é o
reagente geral do grupo I, apenas o catião chumbo reagiu, originando um precipitado
branco, de acordo com a seguinte equação:
Pb(NO3)2 (aq) + 2HCl (aq)
PbCl2 (s) + 2HNO3 (aq)
Constantando-se deste modo que o chumbo é um catião que pertence ao grupo I (dos
cloretos insolúveis).
No decorrer da actividade, quando adicionada a teocetamida (reagente
geral do grupo II) aos restantes tubos, mais uma vez foi visualizada uma reacção de
precipitação de cor branca, mas desta vez no tubo de ensaio que continha o catião cobre,
segundo a seguinte equação:
Cu(NO3)2 (aq) + S (aq)
CuS (s) + 2NO3 (aq)
Confirmando-se assim que este pertence ao grupo II, ou seja, o grupo dos sulfuretos
insolúveis em meio ácido.
Seguidamente foi registado a reacção do nóquel, verificando-se a
formação de precipitado branco, quando procedeu-se à adição do hidróxido de amónio
(reagente geral do grupo III) aos tubos cujas preparações ainda não tinham reagido. Com
resultado chegou-se à conclusão que o catião níquel pertence ao grupo dos hidróxidos e
sulfuretos insolúveis em meio clorídrico (grupo III). Esta reacção pode ser ilustrada pela
seguinte equação química:
Ni(NO3)2 (aq) + 2NH4OH (aq)
NiOH (s) + 2NH4NO3 (aq)
Restando apenas duas preparações para identificar e classificar os catiões
nelas contidos, colocou-se nestes carbonato de amónio, reagente geral do grupo IV, e,
apenas no tubo de ensaio com cálcio foi visualizado precipitado de cor branca, indicando
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que este catião pertence ao grupo IV (dos carbonatos insolúveis em meio amoniacal),
podendo ser traduzida pela reacção abaixo apresentada:
Ca(NO3)2 (aq) + (NH4)2CO3 (aq)
CaCO3 (s) + 2NH4NO3 (aq)
Chegando ao fim da classificação dos catiões a estudadar, ainda pode-se concluir que o
catião potássio por não ter reagido com nenhum dos reagentes gerais atrás enunciados, é
considerado um catião pertencente ao grupo dos catiões que não precipitam com nenhum
dos reagentes gerasi (grupo V).
Classificação Analítica de aniões:
Nesta segunda actividade, e para concluir o trabalho experimental sobre a
identificação e classificação de iões, procedeu-se à identificação dos aniões.
Numa primeira fase, foi adicionado nitrato de prata a todos os tubos, cujas
soluções continham os aniões a identificar.
Quando este foi adiciondo à solução de carbonato de sódio observou-se a
formação de um precipitado branco de carbonato de prata, ficando o restante em solução
aquosa. Para melhor compreensão e análise do sucedido realizou-se a seguinte equação
desta reacçaõ:
Na2CO3 (aq) + 2AgNO3 (aq)
2NaNO3 (aq) + Ag2CO3 (s)
Visto que a solução reagiu adicionou-se a esta ácido nítrico, que com a
ajuda da seguinte equação:
Ag2CO3 (s) + 2HNO3 (aq)
2AgNO3 (aq) + H2CO3 (aq)
verificou-se, então que o precipitado formado era solúvel na presença deste reagente,
logo o anião carbonato pertence ao grupo dos carbonatos, pelas razões já atrás
mencionadas.
Recordando o procedimento, não foi só o carbonato que reagiu, mas
também o cloreto e o brometo, que por, mais uma vez, terem reagido com o nitrato de
prata, traduzindo-se pelas seguintes equações:
NaCl (aq) + AgNO3 (aq)
NaNO3 (aq) + AgCl (s)
KBr (aq) + AgNO3 (aq)
KNO3 (aq) + AgBr (s)
foram a estas soluções resultantes, adicionado o ácido nítrico, reparou-se que tanto o
precipitado de cloreto de prata como o de brometo de prata, produtos da treacção entre o
cloreto de sódio e o nitrato de prata; e entre o; brometo de potássio e o nitrato de prata,
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eram insolúveis, o que fez com que se conclui-se que estes dois aniões fazem parte do
grupo dos cloretos.
Para finalizar esta experiência, foi adicionado cloreto de bário a novas
soluções semelhantes às iniciais. Desta vez, visualizou-se que apenas o sulfato e
novamente o carbonato, reagiram, formando-se precipitados brancos.
Para cada uma dessas reacções foi elaborado a equação química
correspondente:
BaCL2 (aq) + (NH4)2SO4 (aq)
Na2CO3 (aq) + BaCl2 (aq)
BaSO4 (aq) + 2H(NH4)Cl (s)
2NaCl (aq) + BaCO3 (s)
Pegou-se pois nestas preparações e colocou-se ácido nítrico, nesta junção observou-se
que apenas o sólido de carbonato de bário era solúvel.
A equação que representa esta reacção é a seguinte:
BaCO3 (s) + 2HNO3 (aq)
Ba(NO3)2 (aq) + H2CO3 (aq)
Observados e registados todos estes factos, pode-se concluir que o sulfato
pertence ao grupo dos sulfatos, porque estes aniões apenas precipitam coma solução
aquosa de cloreto de bário e são insolúveis na presença do ácido nítrico; e o nitrato, como
não precepitaram com nenhum dos reagentes, fazem parte do grupo dos nitratos.
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Conclusão
Com este trabalho chegou-se à conclusão que é possível identificar e
classificar catiões e aniões, agrupando-os, por meio de vários processos com reagentes e
observando essas reacções.
Existem pois, cinco grupos de catiões (I;II;III;IV;V) aos quais pode-se
juntar tantos catiões quanto quisermos, desde que reajam da mesma forma, ou então não
reajam. Acontecendo o mesmo com os aniões, que com apenas quatro grupos (sulfatos,
carbonatos, cloretos e nitratos), sã sujeitos a alguns testes para visualização das reacções
e só depois conforme essas reacções, são finalmente classificados.
Pode-se então finalizar, este protocolo experimental, que mais uma vez
pernitiu um maior conhecimento a nível laboratorial, com a certeza de que todos os
objectivos propostos foram alcançados.
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Bibliografia
#
SIMÕES Teresa, QUEIRÓS Maria, et al, Técnicas Laboratoriais
de Química, Bloco II (1999), Porto, Porto editora.
#
PINTO H. C., CARVALHA M. de J., Fialho M. M. (2003),
Técnicas Laboratoriais de Química, Lisboa, Texto Editora.
Observações:_____________________________________________________
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