Análises Qualitativas: Ferro III, Alumínio, Crômio, Níquel, Zinco, Manganês e Cobalto

Análises Qualitativas: Ferro III, Alumínio, Crômio, Níquel, Zinco, Manganês e Cobalto

(Parte 1 de 3)

Ferro III (Fe3+), Alumínio (Al3+), Crômio (Cr3+), Níquel (Ni2+), Zinco (Zn2+), Manganês (Mn2+) e Cobalto (Co2+)

  • Ferro III (Fe3+):

  1. Solução de sulfeto de amônio:

Forma-se um ppt preto de sulfeto de ferro (II) e enxofre:

2Fe3+(aq) + 3S2-(aq) 2FeS(s) + S(s)

O ácido clorídrico dissolve o ppt preto de sulfeto de ferro (II), tornando-se visível a coloração branca do enxofre:

FeS(s) + 2H+(aq) H2S(g) + Fe2+(aq)

A partir de soluções alcalinas, obtém-se o sulfeto de ferro (III) preto.

2Fe3+(s) + 3S2-(s) Fe2S3(s)

A acidificação com ácido clorídrico reduz os íons ferro (III) a ferro (II) e forma-se o enxofre:

Fe2S3(s) + 4H+(aq) 2Fe2+(aq) + 2H2S(g) + S(s)

O ppt de sulfeto de ferro (II) úmido, quando exposto ao ar, é lentamente oxidado a hidróxido de ferro (III) marrom:

4FeS(s) + 6H2O + 3O2(g) 4Fe(OH)3(S) + 4S(s)

A reação é exotérmica. Em determinadas condições, pode ser produzido tanto calor que seque o ppt, e o papel de filtro, com enxofre finamente dividido, pegue fogo. Portanto, os ppts de sulfetos nunca devem ser atirados em cestas de lixo comuns, devendo, de preferência, ser removidos em água corrente; somente o papel deve ser jogado fora.

Procedimento:

  1. Solução de amônia:

Precipitado gelatinoso, marrom avermelhado, de hidróxido de ferro (III), Fe(OH)3, insolúvel em excesso de reagente, mas solúvel em ácidos:

Fe3+(aq) + 3NH3(aq) + 3H2O Fe(OH)3(s) + 3NH4+(aq)

O produto de solubilidade do hidróxido de ferro (III) é tão reduzido, que ocorre a precipitação completa, mesmo na presença de sais de amônio (distinção do ferro (II), níquel, cobalto, manganês, zinco e magnésio). A precipitação não ocorre na presença de certos ácidos orgânicos. O hidróxido de ferro (III) é convertido, por um forte aquecimento, em óxido de ferro (III); o óxido calcinado é dificilmente solúvel em ácidos diluídos, mas dissolve-se por ebulição prolongada com ácido clorídrico concentrado:

2Fe(OH)3(s) Fe2O3 + 3H2O

Fe2O3 + 6H+ 2Fe3+ + 3H2O

Procedimento:

  1. Solução de hidróxido de sódio:

Precipitado marrom avermelhado de hidróxido de ferro (III), insolúvel em excesso de reagente (distinção do alumínio e cromo):

Fe3+(aq) + 3OH-(aq) Fe(OH)3(s)

Procedimento:

  1. Solução de hexacianoferrato (II) de potássio:

Precipitado de azul intenso de hexacianoferrato de ferro (III) (azul-da-prússia):

4Fe3+(aq) + 3[Fe(CN)6]4-(aq) Fe4[Fe(CN)6]3(s)

O ppt é insolúvel em ácidos diluídos, mas se decompõe em ácido clorídrico concentrado. Um grande excesso de reagente pode dissolvê-lo parcial ou totalmente, formando uma solução de intensa coloração azul. O hidróxido de sódio transforma a coloração do ppt em vermelho, pela formação de óxido de ferro (III) e íons hexacianoferrato (II):

Fe4[Fe(CN)6]3(s) + 12OH-(aq) 4Fe(OH)3(s) + 3[Fe(CN)6]4-(aq)

Também o ácido oxálico dissolve o azul-da-prússia, formando uma solução azul; outrora, este processo foi utilizado para fabricar tintas de escrever.

Se o cloreto de ferro (III) fora adicionado a um excesso de hexacianoferrato (II) de potássio, foram-se um produto de composição KFe[Fe(CN)6]. Este tende a formar soluções coloidais (azul-da-prússia solúvel) e não pode ser filtrado.

Procedimento:

  1. Solução de hexacianoferrato (III) de potássio:

Coloração marrom, devido à formação de um complexo não dissociado de hexacianoferrato (III) de ferro (III):

Fe3+(aq) + [Fe(CN)6]3-(aq) Fe[Fe(CN)6]

Adicionando peróxido de hidrogênio ou um pouco de solução de cloreto de estanho (II), o hexacianoferrato (III) do composto é reduzido e precipita-se o azul-da-prússia.

Procedimento:

  1. Solução de tiocianato de amônio:

Em solução ligeiramente ácida, forma-se uma intensa coloração vermelha (diferença dos íons ferro (II)), devida à formação de um complexo não dissociado de tiocianato de ferro (III):

Fe3+(aq) + 3SCN-(aq) Fe(SCN)3

Essa molécula não carregada pode ser extraída por éter ou álcool amílico. Além disso, também se forma uma série de complexos, tias como: [Fe(SCN)]2+, [Fe(SCN)2]+, [Fe(SCN)4]-, [Fe(SCN)5]2- e [Fe(SCN)6]3-. A composição do produto em solução aquosa depende principalmente das quantidades relativas de ferro e de tiocianato presentes. Fosfatos, arseniatos, boratos, iodatos, sulfatos, acetatos, oxalatos, tartaratos, citratos e os ácidos livres correspondentes interferem devido à formação de complexos estáveis com íons ferro (III).

Os ácidos orgânicos dibásicos formam íons complexos, do tipo:

Fe3+(aq) + 3(COO)22-(aq) {Fe[(COO)2]3}

Procedimento:

  • Alumínio (Al3+):

  1. Solução de sulfeto de amônio:

Precipitado branco de hidróxido de alumínio:

2Al3+(aq) + 3S2-(aq) + 6H2O 2Al(OH)3(s) + 3H2S(g)

As características do ppt são as mesmas que vão mencionadas na reação com solução de hidróxido de sódio.

Procedimento:

  1. Solução de amônia:

Precipitado branco, gelatinoso, de hidróxido de alumínio, Al(OH)3, ligeiramente solúvel em excesso do reagente. A solubilidade decresce na presença de sais de amônio, devido ao efeito do íon comum. Uma fração pequena do ppt passa para solução como hidróxido de alumínio coloidal (sol de hidróxido de alumínio): o sol é coagulado fervendo a solução ou após adição de sais solúveis (por exemplo, cloreto de amônio), produzindo um ppt de hidróxido de alumínio, conhecido como gel de hidróxido de alumínio. Para assegurar uma ppt completa com solução de amônia, adicione solução de alumínio em ligeiro excesso e ferva a mistura até que o líquido desprenda um leve odor amoniacal. Quando recém-preparado, ele se dissolve facilmente em ácidos e bases fortes, mas após a fervura, torna-se escassamente solúvel:

Al3+(aq) + 3NH3(aq) + 3H2O Al(OH)3(s) + 3NH4+(aq)

Procedimento:

  1. Solução de hidróxido de sódio:

Precipitado branco de hidróxido de alumínio:

Al3+(aq) + 3OH-(aq) Al(OH)3(s)

O ppt dissolve-se em excesso do reagente, formando íons tetrahidroxialuminato:

Al(OH)3(s) + OH-(aq) [Al(OH)4]-(aq)

A reação é reversível, e qualquer reagente que reduza suficientemente a concentração do íon hidroxila faz com que a reação se processe da direita pra esquerda com a conseqüente precipitação do hidróxido de alumínio. Isso pode ser efetuado com uma solução de cloreto de amônio (a concentração do íon hidroxila é reduzida, devido a formação da base fraca de amônia, que pode ser facilmente removida como gás amoníaco por aquecimento) ou por adição de ácido. Neste último caso, um grande excesso de ácido ocasiona a redissolução do hidróxido de alumínio precipitado:

[Al(OH)4]-(aq) + NH4+(aq) Al(OH)3(s) + NH3(g) + H2O

[Al(OH)4]-(aq) + H+(aq) Al(OH)3(s) + H2O

Al(OH)3(s) + 3H+(aq) Al3+(aq) + 3H2O

A precipitação do hidróxido de alumínio por soluções de hidróxido de sódio e amônia não ocorre na presença de ácido tartárico, ácido cítrico, ácido sulfossalicílico, ácido málico, açúcares e outros compostos orgânicos hidroxilados, devido à formação de sais complexos solúveis. Estas substâncias orgânicas devem, portanto, ser decompostas por calcinação branda ou por evaporação com ácido sulfúrico ou nítrico concentrados, antes que o alumínio possa ser precipitado no curso normal da análise qualitativa.

Procedimento:

  • Crômio (Cr3+):

  1. Solução de sulfeto de amônio:

Precipitado de hidróxido de cromo (III):

2Cr3+(aq) + 3S2-(aq) + 6H2O 2Cr(OH)3(s) + 3H2S(g)

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