Apostila de aulas prática de química analítica

Apostila de aulas prática de química analítica

(Parte 1 de 8)

PUCPR – Química Analítica – Profª. Maria Cristina Vasconcellos 1

Os métodos utilizados para a pesquisa de cátions são sistemáticos existindo a precipitação dos cátions o grupo em análise e sua separação, por meio de filtração e conseqüente identificação. Normalmente a identificação é feita por Reações por Via Úmida, que são realizados com a substância no estado sólido ou em solução e consistem no tratamento por reagentes diversos, especialmente preparados para este fim.

Estas reações podem ser de Precipitação, de coloração, com desprendimento de gases, com desprendimento de calor (térmica) ou de óxido-redução. A seguir estudaremos em detalhe cada uma delas.

1) Reação de Precipitação: são as reações que provocam a formação de um precipitado, podendo ser branco ou colorido, cristalino, gelatinoso ou coloidal. Podem ser: a) Precipitação branca cristalina: uns exemplos são as que se verifica com o cloreto de bário, em presença de um radical sulfato. b) Precipitação colorida cristalina: por exemplo, quando se reage cromato de potássio e um sal de chumbo, formando um precipitado cristalino de cor amarela de cromato de chumbo. c) Precipitação gelatinosa incolor: por exemplo, a reação que se passa com um sal de alumínio e um hidróxido qualquer, formando um precipitado gelatinoso branco. d) Precipitação gelatinosa colorida: por exemplo, a reação que se passa com um sal férrico e um hidróxido qualquer, formando um precipitado gelatinoso marrom. e) Precipitação que altera sua cor: após certo tempo, a coloração obtida é alterada, por exemplo, a reação que se passa ao ser misturado tiossulfato de sódio com nitrato de prata. Inicialmente forma-se um precipitado branco que escurece gradativamente, chegando a ficar amarelo. f) Precipitação coloidal: por exemplo, a reação que se passa com o hipossulfito de sódio (tiossulfato de sódio) e um ácido qualquer, formando um precipitado branco-amarelado coloidal. g) Reação de Precipitação por hidrólise: alguns sais, como os de bismuto, formam um precipitado branco, quando diluídos seus sais. A reação é reversível.

Ex. BiCl3 + H2OBiOCl + 2 HCl

h) Reação de Precipitação que somente se efetua a quente: são as que só se realizam a quente, por exemplo, a reação entre bicarbonatos e os sais de magnésio. Esta reação só é levada a efeito quando a solução de bicarbonato entra em ebulição, formando um precipitado branco.

i) Reação de Precipitação que somente se efetua a frio: são as que só se realizam a frio, pois uma vez aquecida, o precipitado se solubiliza, e ao ser resfriada volta a precipitar. Por exemplo, a reação que ocorre entre os sais de chumbo, os quais precipitam com os cloretos, formando um precipitado branco, sendo solúvel a quente.

Ex. Pb(NO3)2 + 2 HCl  PbCl2

2) Reações com Desprendimento de gases: são reações que se efetuam com desprendimento de gases, podendo estes, serem incolores, coloridos, com cheiro, com precipitação. a) Reação com desprendimento de gases incolores e inodoros: são as que se verificam, por exemplo, com os carbonatos ou bicarbonatos em presença de ácidos. Há nesta reação a evolução de gás carbônico, que é inodoro e incolor.

PUCPR – Química Analítica – Profª. Maria Cristina Vasconcellos 2 b) Reação com desprendimento de gases incolores e com cheiro: é o que se verifica nas reações com sulfeto pelos ácidos, gerando desprendimento de ácido sulfídrico gasoso, de odor desagradável. c) Reação com desprendimento de gases incolores e formação de precipitado: tratando-se o tiossulfato com um ácido mineral diluído, há formação de um precipitado branco amarelado e desprendimento de dióxido de enxofre, de cheiro característico.

3) Reações com desprendimento de calor ou absorção (exotérmica ou endotérmica): são as reações que efetuam desprendimento ou absorção de calor.

a) Reações Exotérmicas: por exemplo, pode-se citar a dissolução do ácido sulfúrico concentrado em água. OBSERVAÇÃO: DEVE-SE ADICIONAR O ÁCIDO SOBRE A

ÁGUA, COM MUITO CUIDADO, POIS O CALOR FORMADO É MUITO GRANDE. b) Reações Endotérmicas: por exemplo, a dissolução do tiossulfato de sódio ou de nitrato de prata em água.

4) Reações de óxido-redução: são as reações que envolvem oxidação (aumento de valências positivas ou diminuição de valências negativas) ou redução (diminuição de valências positivas e aumento de valências negativas). Por exemplo, a reação do manganês, quando oxidado ao seu estado mais alto (valência +7) apresenta uma coloração violácea e quando no estado de redução (valência+2) é incolor.

O Ferro, quando na forma reduzida (+2) não reage com tiocianato de amônio ou potássio, mas no estado oxidado +3 a sua reação é de coloração vermelho sangue.

Mn+7Mn+2

Quando se adiciona a uma solução de permanganato de potássio (Mn+7) gotas de um sal ferrosos (+2) em uma solução sulfúrica, a solução se descolora devido a redução do manganês que passa da valência +7 a +2.

Ao mesmo tempo em que o manganês se reduz, o ferro se oxida, passando de valência +2 para valência +3.

Fe+2Fe+3

Há, portanto, uma reação de óxi-redução. Esta reação pode ser comparada de duas maneiras: Quanto ao manganês, por sua descoloração, fato que comprova por si a redução.

a) Quanto ao ferro, por sua coloração, comprovando a oxidação. O ferro não reage com o tiocianato quando em estado ferroso, o que pode ser comprovado, mas sim no estado férrico, dando coloração vermelho sangue, o que também pode ser comprovado. As reações que envolvem a óxido-redução são as seguintes:

Mn+7 + 10 Fe+2 + 8 H+  Mn+2 + 5 Fe+3 + 4 H2O OPERAÇÕES FUNDAMENTAIS NA QUÍMICA ANALÍTICA

Precipitação dá-se o nome de precipitação à formação de um corpo sólido no seio de um líquido. A precipitação é obtida pela ação de reativos, os quais podem ser sólidos, líquidos ou gasosos, podendo ser efetuada à frio ou à quente. Se levarmos em consideração o tempo, ela pode ser rápida, caso em que reúne facilmente o precipitado no fundo do frasco (precipitados pesados); ou demorada, quando só se realiza depois de certo tempo. Os principais tipos de precipitação são:

PUCPR – Química Analítica – Profª. Maria Cristina Vasconcellos 3 a) Precipitação por meio de um gás: é um caso muito comum em análise química; é o que se verifica com o gás sulfídrico (H2S) na precipitação dos sulfetos do 2º grupo de cátions. Faz-se passar uma corrente do gás na solução em estudo e ele combinará com os constituintes dando origem ao precipitado.

b) Precipitação por uma solução: é o caso muito comum de precipitação por meio de reativos. São casos que vimos em reações de precipitação vistas nas primeiras aulas.

c) Precipitação por um corpo sólido: neste caso, adiciona-se à solução o corpo sólido finamente pulverizado, e agita-se a solução, este gênero de precipitação é, muito lento e pouco generalizado.

Decantação esta operação consiste em separar os sólidos dos líquidos, no que se reúnem no fundo dos frascos. Há, pois uma separação em duas fases, a sólida que fica no fundo do frasco e a líquida. Por meio da decantação, podem-se separar perfeitamente as duas fases.

Filtração é a operação empregada para a separação das fases sólidas e líquidas de uma precipitação. Recorrem-se, na filtração, aos papéis de filtro, funis porosos, etc.

A filtração pode ser simples ou com auxílio de vácuo, sendo este meio o mais rápido, exigindo, contudo, técnica especial.

Nas filtrações, deve-se deixar que o precipitado decante e primeiramente coloca-se sobre o funil a parte líquida, deixando para o fim o precipitado.

Lavagem do Precipitado é de grande importância a lavagem dos precipitados, notadamente após as filtrações. Por meio de lavagem separam-se as impurezas provenientes de reações secundárias.

Para se efetuar a lavagem de um precipitado, deixa-se primeiramente que o mesmo se deposite, e por decantação, sobre o papel de filtro, adiciona-se primeiramente a parte líquida, e por fim a parte sólida, o precipitado, propriamente dito. Adiciona-se a seguir sobre o precipitado com auxílio de um frasco de lavagem (pissete), a primeira porção. E assim sucessivamente, até que gotas do filtrado não dêem reações de impurezas.

As lavagens são feitas na maioria das vezes à frio, contudo, podem ser feitas à quente. Nem sempre a lavagem de um precipitado é feita com água deionizada. Na verdade, é feita com uma solução que não dissolva o precipitado em questão e que não provoque formação de impureza.

PRÁTICA Nº 01 – DETERMINAÇÃO DOS METAIS DO 1º GRUPO DE CÁTIONS

Prata (Ag+); Chumbo (Pb+2); Mercuroso (Hg2+2) Reativo de precipitação do grupo: HCl diluído ; Condição de precipitação: à frio

PROCEDIMENTO PARA O 1º GRUPO

1) Em um tubo de centrífuga colocar 1,5 mL da solução problema, e reagir com 5 gotas de ácido clorídrico diluído, até total precipitação e centrifugar, por 1 minuto. Sobrenadante 1 (S1): contém cátions de grupos seguintes (desprezar).

Precipitado 1 (P1): pode conter Hg2Cl2, AgCl, PbCl2.

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2) Retirar o sobrenadante com pipeta e desprezar em frascos de descarte. Acrescentar água ao precipitado (1 mL) e aquecer em banho-maria. Agitar com bastão de vidro e centrifugar. Será gerado um sobrenadante (S2) contém o íon plumboso, e um precipitado (P2), que deve conter os outros dois cátions. 3) Retirar o sobrenadante 2 (S2) e dividir em dois tubos de ensaio. No Tubo 1, acrescentar uma solução de cromato de potássio. Um precipitado amarelo caracteriza o íon plumboso. No outro tubo, Tubo 2, acrescentar 1 gota de solução de hidróxido de amônio. Um precipitado brancoamarelado identifica o íon plumboso e acrescentar 3 gotas de hidróxido de sódio a este precipitado, tem-se uma solução incolor ou amarela que confirma o íon plumboso. Obs.: Repetir o processo descrito acima, até que o sobrenadante apresente reação negativa ao íon plumboso.

Sobrenadante 2 (R2): PbCl2 Precipitado 2 (F2): AgCl + Hg2Cl2

PbCl2 + K2CrO4  2 KCl + PbCrO4↓ (p. amarelo) PbCl2 + NH4OH  2 NH4Cl + Pb(OH)2↓ (p. branco)

4) Adicionar ao precipitado 2 (P2) 8 gotas de solução de hidróxido de amônio. Agitar esta solução e centrifugar, por 2 minutos. Será gerado um sobrenadante 3 (S3) que deve conter o complexo amoniacal de prata. Dividir esta solução em duas partes. Ao Tubo 1, acrescentar 5 gotas de solução de ácido nítrico. Um precipitado branco identifica o íon prata. No Tubo 2, acrescentar 1 gotas de solução de iodeto de potássio. Um precipitado amarelo identifica o íon prata.

5) Verificar se o precipitado 3 (P3) contém o íon prata, repetindo todo o processo novamente.

Sobrenadante 3 (R3): Hg(NH2)Cl+Hg. Precipitado 3 (F3): Ag(NH3)2Cl. AgCl + 2 NH4OH  Ag(NH3)2Cl + 2 H2O

Ag(NH3)2Cl + 2 HNO3  AgCl↓ + 2 NH4NO3 (p. branco) Ag(NH3)2Cl + KI- + 2 H2O  AgI↓ + 2 NH4OH (p. amarelo)

6) Se o precipitado 3 (P3) for negro indica o íon mercuroso. Adicionar água ao precipitado (1mL) e centrifugar. Descartar o sobrenadante e no precipitado, acrescentar 5 gotas de água régia e aquecer por aproximadamente 1 minuto (o precpitado se dissolve). Adicionar água, agitar com bastão de vidro e adicionar 3 gotas de cloreto estanoso. Um precipitado cinza identifica o íon mercuroso.

Hg2Cl2 + 2 NH4OH  Hg(NH2)Cl+Hg↓ + NH4Cl + 2 H2O 2 HgCl2 + SnCl2 Hg2Cl2 ↓ + SnCl4 p. branco Hg2Cl2 + SnCl2 2 Hg ↓ + SnCl4 p. preto a) Os íons Ag+, Pb+2, Hg2+2 são precipitados por HCl diluído, sendo cloretos insolúveis. COMENTÁRIOS SOBRE AS MARCHAS:

b) O AgCl é solúvel em solução de hidróxido de amônio diluído, produzindo o íon complexo solúvel Ag(NH3)+2. Este complexo é decomposto tanto por HNO3 diluído como por solução de KI, com a precipitação de sais solúveis de AgCl e AgI, respectivamente.

c) A conversão de Hg2Cl2 por solução de NH4OH em Hg(NH2)Cl, numa mistura de preta insolúvel.

d) A água quente tem a função de solubilizar o chumbo.

OBS.: A água régia converte a mistura preta em HgCl2, o mercúrio (I) é então detectado com solução de SnCl2.

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

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