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Análise dos cátions - Apostilas - Química, Notas de estudo de Química

Apostilas de Química sobre o estudo da Análise dos cátions do grupo (Fe3+ e Fe2+, Al3+, Cr2+ e Cr3+, Ni2+ e Co2+), conceitos sobre reações de precipitação, ácidos e bases e complexação.

Tipologia: Notas de estudo

2013

Compartilhado em 20/06/2013

Pao_de_acucar
Pao_de_acucar 🇧🇷

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Baixe Análise dos cátions - Apostilas - Química e outras Notas de estudo em PDF para Química, somente na Docsity! UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS COLEGIADO DE QUÍMICA ANÁLISE DOS CÁTIONS DO GRUPO (Fe3+ e Fe2+, Al3+, Cr2+ e Cr3+, Ni2+ e Co2+) Samira Guissoni Bueno e Lenine Matos. Ilhéus/BA Dezembro de 2007 RESUMO A prática consistiu em identificar os cátions ferro (II) e (III), alumínio (III), cromo (III), níquel (II) e cobalto (II), envolvendo os conceitos sobre reações de precipitação, ácidos e bases e complexação. Foi possível verificar através dos experimentos como os metais do grupo III formam complexos coloridos e estáveis e as diferentes solubilidades de seus hidróxidos. INTRODUÇÂO Os cátions do grupo III são conhecidos como grupo do sulfeto de amônio, pois todos precipitam como hidróxido ou sulfetos em solução saturada de sulfeto de hidrogênio na presença de amônia e cloreto de amônio ou solução de sulfeto de amônio 1,2. Os cátions deste grupo são: Fe3+ e Fe2+, Al3+, Cr3+, Ni2+, Co2+, Mn2+ e Zn2+. Neste estudo não estudamos reações dos dois últimos íons. Cinco desses elementos são elementos de transição, entre eles, cromo, manganês, ferro, cobalto e níquel, e por esta razão pode-se esperar que suas propriedades sejam aquelas de elementos que tem uma camada interna de elétrons incompleta, isto é, valência variada, íons coloridos e forte tendência para formar íons complexos 2. O zinco e o alumínio não são metais de transição, mas o íon Al3+ tem muitas propriedades semelhantes as dos íons Cr3+ e Fe3+, o que pode ser explicado pelo fato destes íons terem as mesmas cargas e raios aproximadamente iguais. Os hidróxidos de zinco, cromo e alumínio são anfóteros 2. Os metais deste grupo não são precipitados pelos reagentes dos grupos I e II, mas todos são precipitados pelo o gás sulfídrico, na presença do cloreto de amônio, a partir de soluções tornadas alcalinas pela a amônia. Os metais, com exceção do alumínio e do cromo que são precipitados como hidróxidos devido à hidrólise completa dos sulfetos em solução aquosa, são precipitados como sulfetos 1. O ferro constitui 4,7% da crosta terrestre e entre os metais é o segundo em abundância após o alumínio. O ferro metálico é um metal branco prateado, tenaz e dúctil. Funde a 1535°C. O ácido clorídrico diluído ou concentrado e o ácido sulfúrico o dissolvem, formando sais de ferro (II) e liberando hidrogênio 1,3. substituído por um cátion monovalente), enquanto nas soluções violetas o íon hexaquocromato (III), [Cr(H2O)6]3+, está presente. 3 Nos ânions cromato CrO42- ou dicromato Cr2O72-, o cromo é hexavalente com o estado de oxidação +6. Esses íons são derivados do trióxido de cromo, CrO3. Os íons cromato são amarelos, enquanto os dicromatos têm uma cor laranja. 1 O níquel apresenta a mesma tendência de diminuição das estabilidades de estados de oxidações altos, observado entre os outros elementos. O único estado de oxidação importante em solução aquosa é o +2;, os estados +3 e +4 só aparecem em alguns compostos. O potencial de eletrodo Ni2+ + 2e- → Ni E° = -0,24 V mostra que do ponto de vista termodinâmico o níquel é um redutor apenas levemente mais fraco que o cobalto. De fato, o níquel é resistente a corrosão por ser protegido por uma camada de óxido e reage apenas muito lentamente como agente oxidante. É quimicamente resistente sob condições alcalinas, e usado com freqüência na fabricação de recipientes ou eletrodos para uso em meio básico. 3 Em solução aquosa, o Ni2+ hidratado é verde, e os sais são verdes ou azulados. Da mesma forma que o Fe (II) e o Co (III), o Ni (II) forma muitos íons complexos. Assim como Fe(OH)2 e o Co(OH)2, o Ni(OH)2 é pouco solúvel, porém em contraste com os primeiros o Ni(OH)2 não apresenta propriedades anfóteras. O óxido NiO, como FeO e o CoO, tem estrutura tipo NaCl.3 O cobalto forma compostos no estado de oxidação +2 (colbatoso) e +3 (colbatílico). No estado +2 ele forma sais simples estáveis e no estado +3 forma sais complexos e estáveis seu sais são coloridos sendo que os colbatosos são de cor avermelhado ou azul, dependendo do grau de hidratação ou de outros fatores. Os íons complexos colbáticos apresentam uma grande variedade de cor. 2 O objetivo desta prática é comparar as diferentes características entre os cátions do grupo III (com exceção do zinco e manganês) como ensaio analítico inorgânico. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Foram utilizados soluções de M(NO3)2 (onde M2+ = Fe2+, Ni2+, Co2+) e M(NO3)3 (onde M2+ = Fe3+, Al3++, Cr3), em soluções de 0,5 M. a) Reações dos metais com NaOH e teste de solubilidade em excesso de reagente. A seguir o fluxograma da prática: Fig.1 – Fluxograma da prática a). b) Reações dos metais com NH4OH e dissolução dos precipitados em excesso de reagente. A seguir o fluxograma da prática: Fig. 2: Fluxograma da prática b). c) Identificação de Fe(II) e Fe(III) Colocaram-se em um tubo de ensaio 2 gotas de Fe(NO3)2 0,5 M, seis gotas de HCl 6M e cinco gotas de NH4SCN 1M. Observou-se a coloração produzida. Em outro tubo, uma solução de Fe(NO3)3nas mesmas condições foi adicionado no lugar do tiocianato de amônio o ferrocianato de potássio. Observou-se a coloração produzida. d) Teste de precipitação do Al3+ com NH4OH e conseqüente solubilidade em meios básicos e ácidos: Em um tubo de ensaio adicionou-se 5 gotas de Al(NO3)3 e cinco gotas de NH4OH. Ao precipitado foram adicionadas 7 gotas de NaOH e após dissolução do precipitado foi adicionado HCl para verificar nova precipitação. e) Reação do Ni (II) com dimetilglioxima; Colocaram-se em um tubo de ensaio, duas gotas de Ni(NO3)2 0,5M, cinco gotas de água destilada, algumas gotas de solução de dimetilglioxima 0,1M e gotas de NH4OH 6M até o meio ficar alcalino, observou-se a formação de um precipitado vermelho de dimetilglioxima de níquel. f) Reação do Cr3+ com H2O2 – NaOH a quente: Colocaram-se em um tubo de ensaio duas gotas de Cr(NO3)2 0,5M, cinco gotas de água e NaOH 4M até dissolução do precipitado formado, com a subseqüente formação de [Cr(OH)4]-. Adicionou-se a seguir, dez gotas de H2O2 0,3 M. Aqueceu-se a ebulição até que a solução não desprendesse mais vapor d’água. g) Reação do cobalto com Tiocianato de amônio: Em um tubo de ensaio Co(NO3)2 0,5M, quatro gotas de ácido acético e cristais de tiocianato de amônio e em seguida, após formação da cor azul, foram adicionados álcool amílico e posterior observação. RESULTADOS E DISCUSSÃO a) Reações dos metais com NaOH: Os resultados estão presentes na tabela 1, todos os metais do grupo 3 formam hidróxidos insolúveis: Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3 (s) Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 (s) Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3 (s) Co2+ + NO3- + OH- → Co(OH)NO3 (s) Ni2+ + NO3- + OH-→ Ni(OH)NO3 (s) Metais Cor dos precipitados Fe3+ Marrom avermelhado Al3+ Branco Cr3+ Verde musgo a azul cinzento Ni2+ Verde claro Co2+ Azul Ao se adicionar mais NaOH observou-se dissolução do cromo e do alumínio: Cr(OH)3(s) + OH- → [Cr(OH)4]- Al(OH)3(s) + OH- → [Al(OH)4]- corpo de fundo adquiriu uma cor amarela. As reações são mostradas a seguir: Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3(s) Cr(OH)3(s) + OH- → [Cr(OH)4]- 2[Cr(OH)4]- + 3 H2O2 + 2 OH- → 2CrO4- + 8H2O g) Reação do cobalto com Tiocianato de amônio: Ao adicionar os cristais de tiocianato de amônio na solução de Co2+, apareceu uma cor azul, devido à formação de íons tetratiocianatocobaltato (II): Co2+ + 4SCN- → [Co(SCN)4]2- Na adição do álcool amílico, formou-se o ácido livre H2[Co(SCN)4]2- e dissolvido pelo o solvente orgânico (distinção do níquel). Puderam-se perceber duas fases na solução, uma azul e oleosa e a outra violeta, a azul é ácido livre dissolvido pelo álcool amílico e a violeta não foi encontrado nenhuma referência na bibliografia pesquisada. CONCLUSÃO A prática para testar a presença dos cátions do grupo III mostrou coerente com a bibliografia pesquisada, os complexos puderam ser identificados por suas cores e formação de hidróxidos insolúveis foi claramente observado. A análise Qualitativa, através dos testes de precipitados e complexos, se mostrou eficiente na identificação dos cátions do grupo III. BIBLIOGRAFIA 1. VOGEL, A. I. Química Analítica Qualitativa, Editora Mestre Jou, São Paulo, 1981, 227 p. 2. BACCAN, N. GODINHO, O. E. S. ALEIXO, L. M. STEIN, E. . Introdução à Semimicroanálise Qualitativa. 2.a. ed. Campinas (SP): Editora da Unicamp, 1997. v. -. 295 p. 3. MAHAN, B.M. e MYERS, R.J. Química Um Curso Universitário – Editora Edgard Blücher LTDA. 1987. São Paulo – SP. Cinco tubos de ensaio com 5 gotas de M(NO3)3 + 3 gotas de NaOH 3,0 M e (III) Al (III) Cr (III) Ni (II) Co (II) Observar cor dos precipitados Excesso de NaOH e observação se há dissolução dos precipitados Cinco tubos de ensaio com 5 gotas de M(NO3)3 + 4 gotas de NH4OH 10,0 M Fe (III) Al (III) Cr (III) Ni (II) Co (II) Observar cor dos precipitados Excesso de NH4OH e observação se há dissolução dos precipitados
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