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Relatorio de Química analítica Qualitativa cátions grupo II

Relatório de um experimento realizado na disciplina de química analítica qualitativa do grupo II.

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Relatorio de Química analítica Qualitativa cátions grupo II

  1. 1. 1 RESUMO No experimento realizado foi possível fazer a análise qualitativa dos cátions do grupo II ( Mg2+, Ba2+, Ca2+ e Sr2+ ) por diferentes reações de identificação. Estas por sua vez, indicam a presença dos cátions em questão de acordo com suas características. 1. INTRODUÇÃO Um cátion nada mais é que um átomo que perdeu elétrons em sua camada de valência, ficando assim com carga positiva. A análise sistemática de cátions é uma prática comum nos laboratórios de Química Analítica tanto na análise qualitativa realizada no meio acadêmico quanto na indústria, na identificação dos mais diferentes tipos de amostras desconhecidas. Esta prática é fruto de um vasto conhecimento de química acumulado em décadas por inúmeros pesquisadores e cientistas que conheciam a reatividade de muitas classes de compostos orgânicos e inorgânicos, bem como a propriedade de muitos deles ( DANTAS, 2006 ).Para analisarmos determinados cátions precisamos saber de suas propriedades, oSódio (Na) pertence ao grupo dos metais alcalinos(IA) da tabela periódica. Em estado livre, é um metal prateado e branco. Mais leve que a água e tão mole quanto o fósforo branco, pode ser cortado, a temperatura ambiente, com uma faca. É encontrado em combinação com os elementos em numerosos compostos naturais, como o sal de cozinha (NaCl, cloreto de sódio). Inicialmente conhecido sob a forma de cloreto e carbonato de sódio, o elemento metálico foi preparado pela primeira vez, em 1807, por HumpryDavy, ao estudar a eletrólise (passagem decorrente elétrica) de soluções alcalinas, principalmente as de soda cáustica (NaOH, hidróxido de sódio). É o sexto elemento em abundância na natureza e constitui 2,8% da crosta terrestre. Conduz facilmente o calor e a eletricidade e apresenta o efeito fotoelétrico, ou seja, emite elétrons quando exposto à luz. Os sais de sódio são de colorações branca e tipicamente solúveis em água. Em solução aquosa são quimicamente inertes e não são reduzidos a seus íons metálicos. O hidróxido de sódio é muito solúvel em água e é uma fonte comum de íons OH-. Os sais de sódio frequentemente cristalizam como hidratos. Já o Potássio (Ka), é um metal
  2. 2. branco-prateado e mole que pode ser cortado com faca. Sua luminosidade é inferior à do lítio. Oxida-se facilmente em contato com o oxigênio da atmosfera, e por isso deve ser guardado sobre querosene, isolado do ar. Sétimo metal em abundância no planeta, o potássio constitui 2,6% das rochas magmáticas da crosta terrestre, como a silvina e a carnalita. É também encontrado em minérios como a kainita, schoemita, sinzenita, laugbeinita e polianita. Importante nutriente vegetal, sua carência deve ser compensada com a adição ao solo dos adubos potássicos, como a carnalita e a silvina.O potássio se obtinha primitivamente por aquecimento do carbonato de potássio com carvão. Do mesmo modo que se obtém o sódio a partir de seu hidróxido, pode-se conseguir potássio por eletrólise do hidróxido de potássio fundido (KOH), mas graças à maior facilidade com que o metal libertado se dissolve no álcali fundido, o processo que alcança melhores resultados consiste em usar o cloreto fundido, seja só, seja em mistura com o cloreto de cálcio. As propriedades gerais dos sais de potássio são similares às do sódio. São geralmente brancos e solúveis em água. O hidróxido de potássio é muito solúvel em água e é uma base muito forte. E embora o íon amônio não seja um cátion metálico, seus sais possuem propriedades semelhantes às dos metais alcalinos e são geralmente incluídos neste grupo no esquema de análise qualitativa.São de coloração branca e solúvel em água. Os sais de amônio são muito importantes; sendo em sua maioria usados como adubos, por restabelecerem a concentração de nitrogênio do solo. Os íons dos metais alcalinos Na+ e K+ são os maiores cátions do período à que pertencem, possuem carga pequena e a estrutura de gás nobre. Por esses motivos, têm uma fraca atração por ânions e moléculas, e como consequência a maioria de seus sais são solúveis em água e seus íons raramente formam complexos. O íon amônio está incluído neste grupo porque apresenta propriedades semelhantes. Este grupo de cátions não possui um reagente específico para separá-los e a identificação de cada um deve ser feita numa solução contendo todos os íons sem prévia separação. 2 2. OBJETIVO Fazer análises qualitativas dos cátions do grupo II (Mg2+, Ba2+, Ca2+ e Sr2+), por diferentes tipos reações de identificação.
  3. 3. 3 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1 Materiais utilizados  Bico de bunsen  Tela de amianto  Vidros de relógio  Espátulas  Tubos de ensaio  Algodão  Bastões de vidros 3.2 Reagentes utilizados  NaCl(s)  KCl(s)  HCl concentrado  NH4Cl(l) 0,2 mol/L  NaOH 4 mol/L  KCl 0,2 mol/L  HClO4 20% 3.3 Procedimento A princípio colocou-se uma pequena porção de Nitrato de Bário, Nitrato de Cálcio e Nitrato de Estrôncio em vidros de relógio diferentes. Sendo estes, levados a chama oxidante do bico de bunsen com o auxilio de bastões de vidros molhados com ácido clorídrico concentrado. Na reação com base forte, foram adicionados em um tubo de ensaio 5 gotas de MgNO3 0,2 mol/L e gotas de NaOH 4 mol/L até o meio ficar alcalino, em seguida adicionou-se ao tubo gotas de sais de amônio até a dissolução do precipitado. Para a reação com Hidróxido de Amônio, foram adicionados 5 gotas de Mg(NO3)2 0,2 mol/L e 5 gotas de NH4Cl 0,2 mol/L e gotas de NH4OH até o meio ficar alcalino. Repetiu-se o mesmo processo usando 3 gotas de HCl 6 mol/L, no lugar do Cloreto de
  4. 4. Amônio. Sendo observado o que ocorreu em ambos os casos. Para a reação com Carbonato de Amônio, foi colocado em tubos de ensaio separados e marcados 5 gotas dos Nitratos 0,2 mol/L de cada cátion do grupo II (Mg2+, Ba2+, Ca2+ e Sr2+) e 3 gotas de Carbonato de Amônio 1,5 mol/L. Cada tubo foi aquecido na chama oxidante do bico de bunsen, sem deixar ocorrer fervura. Na reação com Oxalato de Amônio, em tubos de ensaio separados, foram adicionados 3 gotas de Nitratos 0,1 mol/L dos cátions (Ba2+, Ca2+ e Sr2+) do grupo II, 5 gotas de Ácido Acético 6 mol/L e 6 gotas de Oxalato de Amônio 0,25 mol/L. Os mesmos foram aquecidos e observados o que ocorreu. Na reação do Dicromato de Potássio, adicionou-se em tubos de ensaio separados 5 gotas de Nitratos 0,2 mol/L dos cátions (Ba2+, Ca2+ e Sr2+) do grupo II, 3 gotas de Ácido Acético 6 mol/L, 3 gotas de Acetato de Sódio 6 mol/L e 2 gotas de Dicromato de Potássio 0,5 mol/L. Observando então a ocorrência de precipitado. A reação de Sulfato de Amônio, foi realizada em duas etapas. Na primeira, colocou-se em tubos de ensaio separados 3 gotas de Nitratos 0,2 mol/L dos cátions (Ba2+, Ca2+ e Sr2+) do grupo II, 5 gotas de Ácido Acético 6 mol/L e 6 gotas de Sulfato de Amônio 2,5 mol/L. Na segunda etapa, colocou-se 3 gotas de Nitratos 0,2 mol/L dos cátions (Ba2+, Ca2+ e Sr2+) do grupo II, gotas de NH4OH 6 mol/L até o meio ficar básico e 6 gotas de Sulfato de Amônio 2,5 mol/L. Ambas as partes foram aquecidas em banho Maria e observado os casos em que houve a formação de precipitado. 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES A composição de uma substancia pode ser determinada pela análise qualitativa, de modo geral a teoria da análise qualitativa representa um estudo do comportamento de íons em solução aquosa (BACCAN, 1988). Os resultados descritos abaixo estabelecem três desses tipos de análises. TABELA 01-Características dos cátions quando submetidos ao teste da chama. CÁTION RESULTADO (COR) 4
  5. 5. Na+ Amarelo K+ Lilás 5 FONTE: Autores. De acordo com a análise da tabela 01, é possível observar que ao aquecer os sais cloreto de sódio e potássio, estes apresentaram respectivas cores característica, na qual a reação dos íons sódio ocorre devido ao fornecimento de grandes quantidades de energia. Elétrons da camada de valência absorvem energia e excitados passam para uma camada mais elevada, por não conseguirem manter-se nesta camada que não é a de origem ao retornar pro seu estado fundamental, emitem uma quantidade de energia radiante, igual a aquela absorvida, através do aquecimento com o bico de bunsen e observação visual é possível detectamos a coloração amarelada na chama, estas características apontam que o elemento é o Sódio.No caso do Potássio quando aquecido liberou coloração violeta, mas neste caso o teste de chama não é tão conclusivo, mas um ótimo complemento para o teste de precipitação.O teste de precipitação consiste em adicionar uma solução de cloreto de potássio e cobaltonitrito de sódio resulta em precipitado amarelo.Este que éresultado da seguinte equação: 3K++ [CO (NO2)6 3-] → K3[CO(NO2)6] Também é possível fazer o teste para o potássio na presença de sódio. Prepara-se uma mistura de cloreto de sódio e cloreto de potássio e observa-se a chama através do vidro de cobalto, este se torna necessário por o vidro transmite a luz somente nos extremos do espectro visível, exatamente onde se encontra as linhas espectrais do potássio assim detectaríamos a coloração violeta de sua chama. O resultado do teste da chama para os dois sais estão sendo mostrados na figura 01.
  6. 6. Fonte: Autores. FIGURA 01-Característica dos cátions sódio e potássio no teste da chama. 6  Reação com base forte NH4Cl + NaOH → NH3 +↑ + H2O + NaCl Na reação acima, o cloreto de sódio (base forte) reage com o cloreto de amônio (ácido de Ahrenius) formando amônia, água e o cloreto de sódio. Fonte: Autores. FIGURA 02 -Processo de reação com base forte. Como mostra a figura 02, a amônia que é desprendida da solução entra em contato com o ácido clorídrico havendo a formação de fumos brancos, pois como o ácido clorídrico é volátil seus vapores combinam-se, formando o cloreto de amônio sólido. A reação abaixo descreve este processo.
  7. 7. 7 NH3↑ + 2HCl → NH4Cl + HCl  Reação com HClO4 KCl + HClO4 -----> KClO4 + HCl Nesta reação ocorre a formação e precipitação do perclorato de potássio, através da união do íon potássio com o íon perclorato na solução não muito diluída, sendo este precipitado ligeiramente solúvel em água, porem insolúvel em álcool absoluto (VOGEL, 1981). Cujo precipitado está representado na figura 03. Fonte: Autores. FIGURA 03 - Formação do perclorato de potássio. 5. CONCLUSÃO Portanto os resultados qualitativos encontrados neste experimento corroboram com a literatura, visto que, a análise qualitativa nos proporciona uma visão
  8. 8. geral do que está sendo analisado e separado. Pois a análise dos cátions Na+, K+ e NH4 +, nos proporcionaram um entendimento sobre o que é, realmente, o principal foco da química analítica qualitativa. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 8
  9. 9. BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: a ciência central. 9ª edição. Prentice-Hall, 2005.451 p. BACCAN, et. al. Introdução à semimicroanálise qualitativa. 2ª edição. Campinas: editora da Unicamp, 1988. DANTAS, Josivânia Maria. Uma interpretação Microscópica para a Análise Sistemática de Cátions. 2006. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Estadual de Campinas, São Paulo, 2006. VOGEL, Arthur Israel, Química Analítica Qualitativa. 5ª edição. São Paulo: Mestre Jou, 1981. 9
  10. 10. 10 ANEXOS A figura abaixo mostra o equipamento criado por um integrante do grupo que foi utilizado para medir o comprimento de onda dos cátions (Na+ e K+), que foram submetidos ao teste da cama, que foi uma das técnicas realizadas neste experimento. Fonte: Autores.
  11. 11. Fonte: Autores. 11

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  • marcosfelipe566148

    Mar. 17, 2015
  • renatobarros43

    Nov. 14, 2016
  • palomavalenzuelamantovani

    Feb. 28, 2017
  • MatheusMN1

    Aug. 19, 2019
  • gregogold

    Sep. 5, 2019

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