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Concebido como um livro-texto, Química analítica: teoria e prática essenciais aborda de forma objetiva, sem perder profundidade, o conteúdo programático oferecido em disciplinas da área de química analítica em diferentes cursos e instituições do país. O projeto nasceu com o intuito de fornecer um material didático que contemplasse as duas grandes áreas da química analítica: a análise clássica, subdividida em qualitativa e quantitativa, e a análise instrumental. A ordenação dos conteúdos segue a tendência geral observada nos diferentes planos de ensino de química analítica. São apresentados os subsídios teóricos e práticos necessários ao direcionamento das aulas da disciplina. Trata-se de leitura altamente recomendável para alunos de cursos presenciais, semi-presenciais ou EaD em nível técnico, nível tecnólogo ou graduação em áreas como (ou correlatas com): agronomia, engenharias, farmácia, física, geologia e química. ACS Química para um Futuro Sustentável, 8.ed. ATKINS & JONES Princípios de Química, 5.ed. BARROS NETO, SCARMINIO & BRUNS Como Fazer Experimentos, 4.ed. CAREY, F.A. Química Orgânica, 7.ed. – Volumes 1 e 2 CHANG, R. Físico-Química para as Ciências Químicas e Biológicas, 3.ed. – Volumes 1 e 2 Química Geral: Conceitos Essenciais, 4.ed. CHANG & GOLDSBY Química, 11.ed. COSTA, P. e cols Ácidos e Bases em Química Orgânica DIAS, S.L.P. e cols Análise Qualitativa em Escala Semimicro GARCIA, LUCAS & BINATTI Química Orgânica HIGSON, S. Química Analítica JUARISTI & STEFANI Introdução à Estereoquímica e à Análise Conformacional OLIVEIRA, G.M. Simetria de Moléculas e Cristais: Fundamentos da Espectroscopia Vibracional PAVIA, D.L. e cols Química Orgânica Experimental, 2.ed. ROSA, GAUTO & GONÇALVES Química Analítica SHRIVER & ATKINS Química Inorgânica, 4.ed. VOLLHARDT & SCHORE Química Orgânica: Estrutura e Função, 6.ed. Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 Q6 Química analítica : teoria e prática essenciais [recurso eletrônico] / Silvio Luis Pereira Dias ... [et al.]. – Porto Alegre : Bookman, 2016. Editado como livro impresso em 2016. ISBN 978-85-8260-391-8 1. Química analítica. I. Dias, Silvio Luis Pereira. CDU 543 Silvio Luis Pereira Dias Doutor em Ciências pela Unicamp, professor do Departamento de Química Inorgânica da UFRGS Júlio César Pacheco Vaghetti Doutor em Química pela UFRGS, químico da Central Analítica do Instituto de Química da UFRGS Éder Cláudio Lima Doutor em Química pela UFSCar, professor do Departamento de Química Inorgânica da UFRGS Jorge de Lima Brasil Doutor em Química pela UFRGS, professor do Instituto Federal do Rio Grande do Sul - IFRS Campus Alvorada Flávio André Pavan Doutor em Química pela UFRGS, professor da Universidade Federal do Pampa, UNIPAMPA Silvio_Dias_Iniciais_Eletronico.indd iiSilvio_Dias_Iniciais_Eletronico.indd ii 09/05/2016 14:00:3809/05/2016 14:00:38 12 Química analítica: teoria e prática essenciais � Primeira porção – Processo 1.7 Adicione 6 gotas de cloreto estanoso. A formação de um precipitado cinzento em presença de excesso de reagente identifica o mercúrio. As reações envolvidas são: Hg2 2+ (aq) + Sn 4+ (aq) + 2Cl – (aq) Hg2Cl2(s) + Sn 2+ (aq) Hg2Cl2(s) + Sn 2+ (aq) Hg (s) + Sn 4+ (aq) + 2Cl – (aq) � Segunda porção – Processo 1.8 Adicione 2 gotas de difenilcarbazida. Deixe escorrer KOH 2,0 mol/L em leve ex- cesso pelas paredes do tubo em posição inclinada. O aparecimento de cor púrpura azulada identifica o mercúrio. Esse teste é muito sensível para o Hg2+. A reação que ocorre é : 2 O=C O=C NH-NH-C6H5(aq) NH-NH-C6H5 � Hg 2� (aq) � Hg NH-N-C6H5 NH-NH-C6H5 � 2 H � (aq) 2(aq) difenilcarbazida quelato azul violeta Análise sistemática dos cátions do Grupo II Depois que os íons do Grupo I foram removidos como cloretos por filtração, os íons do Grupo II podem ser separados a partir de outros cátions comuns de uma solução aquosa na forma de sulfetos, os quais são insolúveis em solução ácida. Nessas con- dições, a oferta de íons sulfeto, S2–, é muito baixa, e somente precipitam os sulfetos metálicos mais insolúveis. São eles: Hg2+, Pb2+, Cu2+, Cd2+, Bi3+, As3+, Sb3+ e Sn2+. Os íons do Grupo I também formam sulfetos insolúveis com o agente preci- pitante do Grupo II, nominalmente os íons sulfeto. Contudo, íons prata, Ag+, e mer- curoso, Hg2 2+, devem ter sido removidos inteiramente por precipitação na forma de cloretos insolúveis na separação do Grupo I. No entanto, íons chumbo podem não ter sido removidos totalmente no processo de separação do Grupo I devido ao cloreto de chumbo, PbCl2, ser ligeiramente solúvel em solução aquosa. Portanto, alguns íons chumbo, Pb2+, podem estar presentes no filtrado a partir do Grupo I e ser precipita- dos no Grupo II como sulfeto de chumbo de coloração preta. Os sulfetos metálicos do Grupo II possuem constante do produto de solubili- dade, KPS, muito baixa e são insolúveis em HCl 3,0 mol/L. A acidez elevada pode comprometer a precipitação dos sulfetos de cádmio, chumbo e estanho IV. Os ou- tros membros do grupo não oferecem dificuldades. Durante a precipitação do grupo, adiciona-se uma gota de ácido nítrico para oxidar Sn2+ a Sn4+. Silvio_Dias_01.indd 12Silvio_Dias_01.indd 12 29/02/2016 16:12:0829/02/2016 16:12:08 Capítulo 1 Análise sistemática qualitativa 13 P 2 .1 P 2 .2 P 2 .1 6 P 2 .1 7 P 2 .2 1 P 2 .2 2 M g N a N O 2 P 2 .1 8 A s 2 S 5 P 2 .1 9 P 2 .2 0 P 2 .2 5 P 2 .1 5 á c . fo s fo m o lí b d ic o Ó x id o a zu is d e M o p p t a m a re lo C d S Ó x id o s a zu is d e m o li b d ê n io P 2 .2 4 H g C l 2 ti o a c e ta m id a H g 2 C l 2 o u H g 0 S n C l 2 P 2 .2 3 R o d a m in a (c á d m io ) K C N C u (C N ) 3 2 � C d (C N ) 4 2 � C o r p u rp u ra a zu la d a 2 p o rç õ e s M o li b d a to d e a m ô n io 2 p o rç õ e s H N O 3 c o n c .H C l c o n c . H C l 3 m o l/ L P 2 .3 P 2 .7 P 2 .8 P 2 .9 P 2 .1 0 P 2 .6 P 2 .1 1 P 2 .1 2 K 2 C rO 4 H A c C 6 H 5 – C H – O C 6 H 5 – C H = N O C u H C l 2 p o rç õ e s P 2 .1 3 P 2 .1 4 B iO N O 3 , P b (O H )N O 3 B iO O H B i( B H )I 4 p p t la ra n ja H g 2 C l 2 (b ra n c o ) o u H g ( c in za ) H P B o 2 � P b C rO 4 p p t a m a re lo B i3 � P b 2 � H P b O 2 � C u (N H 3 ) 4 2 � , C d (N H 3 ) 4 2 � (N H 4 ) 3 A s M o 1 2 O 4 0 N H 3 c o n c . K O H 2 m o l/ L d if e n il - c a rb a zi d a K O H c in c h o n in a -K I (c o b re ) a lf a b e n zo in o x im a A s O 4 3 � S b 3 � , S n 4 � S b 5 � S b 0 , S n 2 � P 2 .4 P 2 .5 á g u a -r é g ia S n C l 2 H g C l 4 2 � 2 p o rç õ e s K O H 2 m o l/ L H N O 3 3 m o l/ L C u 2 � , C d 2 � , B i3 � , P b 2 � H g S ( p re to ) o u H g (N O 3 ) 2 .2 H g S (b ra n c o ) 1 g o ta H N O 3 , N H 3 3 ,0 m o l/ L , H C l 3 ,0 m o l/ L , 1 g o ta H C l c o n c . (H 3 O � 0 ,3 m o l/ L ), H 2 S H g S , C u S , C d S , B i 2 S 3 , P b S , A s 2 S 5 , S b 2 S 5 , S b S 2 A s 2 S 5 , S b S 5 , S n S 2 A s O 4 3 � , A s S 4 3 � , S b O 4 3 � , S b S 4 3 � , S n O 3 2 � , S n S 3 2 � H g S , C u S , C d S , B i 2 S 3 , P b S G R U P O S II , I II, IV e V G R U P O S II I, IV e V FI GU RA 1 .3 Fl ux og ra m a de a ná lis e si st em át ic a do s cá tio ns d o Gr up o II. Silvio_Dias_01.indd 13Silvio_Dias_01.indd 13 29/02/2016 16:12:0829/02/2016 16:12:08 14 Química analítica: teoria e prática essenciais Após a precipitação do grupo em meio ácido utilizando como agente coletor a tioacetamida, única fonte de íons sulfetos em solução aquosa, ocorre a dissolução parcial dos sulfetos metálicosdo Grupo II por tratamento com hidróxido de potássio 2,0 mol/L. Assim, são formados dois novos subgrupos: o Subgrupo IIA, com carac- terísticas básicas à semelhança dos óxidos e hidróxidos desses metais e constituído por sulfetos metálicos insolúveis de HgS, PbS, CuS, CdS, Bi2S3; e o Subgrupo IIB, com características ácidas, assim como seus óxidos e hidróxidos, e constituído por tioânions e oxiânions solúveis, como AsS4 3–, SbS4 3–, SnS3 2– e AsO4 3–, SbO4 3–, SnO3 2–, respectivamente. � Precipitação – Processo 2.1 Recolha, em um tubo de centrífuga, o centrifugado separado na precipitação do Gru- po I (Processo 1.1). Adicione uma gota de HNO3 3,0 mol/L. IMPORTANTE A adição de HNO3 tem por finalidade oxidar Sn 2+ Ag3+ e Sb3+ a Sn4+, As5+e Sb5+, aumentando o caráter ácido desse grupo de elementos. Aqueça em banho-maria por 3 minutos. Acrescente NH4OH 3,0 mol/L até que a solução torne-se levemente alcalina ao papel tornassol (se a adição de 5 gotas não registrar mudança de coloração no papel, passe a adicionar NH4OHconcentrado). Junte HCl 3,0 mol/L gota a gota até ficar levemente ácida. Adicione uma gota de HClconcentrado. Adicione 10 gotas da solução de tioacetamida e aqueça. Homogeneize com bastão de vidro, continuando o aquecimento por 5 minutos em banho-maria. IMPORTANTE Como reagente gerador de íons sulfeto, emprega-se a tioacetamida que, por hidrólise a quente, produz H2S segundo a equação : CH3CSNH2(aq) + 2H2O CH3COO – (aq) + H2S(aq) + NH4 + (aq) H2S(aq) HS – (aq) + H + (aq) HS–(aq) S 2– (aq) + H + (aq) Adicione água até triplicar o volume. Junte mais 5 gotas de tioacetamida e repita o aquecimento por mais 5 minutos. Centrifugue. Verifique se a precipita- ção foi completa adicionando 5 gotas de tioacetamida e aquecendo por 2 minu- tos, sem agitação. Repita a operação de verificação da precipitação completa se necessário. Silvio_Dias_01.indd 14Silvio_Dias_01.indd 14 29/02/2016 16:12:0829/02/2016 16:12:08 Capítulo 1 Análise sistemática qualitativa 15 IMPORTANTE A coloração dos sulfetos precipitados oferece informações úteis. Quando o precipitado for preto, isso pode indicar a presença de sulfetos de Hg, Cu, Pb e Bi. O Hg também pode formar precipitado branco de 2HgS∙Hg(NO3)2 que enegrece pelo acréscimo de mais H2S. Um precipitado amarelo é indicativo da presença de sulfetos de As, Sb, Sn ou Cd. O sulfeto de antimônio é normalmente alaranjado, o de arsênio é amarelo brilhante, e o de chumbo, mesmo a frio, é preto. O precipitado obtido contém os sulfetos dos cátions do Grupo II e é tratado de acordo com o Processo 2.2, sendo que o centrifugado contém os Grupos III, IV e V. Aqueça-o em banho-maria, até a expulsão total do H2S. IMPORTANTE O aquecimento é feito para expulsar os vapores de H2S, impedindo que o sulfeto se oxide a sulfa- to, lentamente, em repouso. A formação de íons sulfato causaria a precipitação de componentes do Grupo IV, junto com os do II (mais especificamente, o bário). Se a análise do Grupo III for efe- tuada logo em seguida, essa operação poderá ser omitida. Reserve o centrifugado para análise dos cátions do Grupo III. As reações envolvidas são: Hg2+(aq) + S 2– (aq) HgS(s) (preto) Cu2+(aq) + S 2– (aq) CuS(s) (preto) Cd2+(aq) + S 2– (aq) CdS(s) (preto) 2 Bi3+(aq) + 3 S 2– (aq) Bi2S3(s) (marrom) Pb2+(aq) + S 2– (aq) PbS(s) (preto) 2 As5+(aq) + 5 S 2– (aq) As2S5(s) (amarelo) 2 Sb5+(aq) + 5 S 2– (aq) Sb2S5(s) (laranja) Sn4+(aq) + 2 S 2– (aq) SnS2(s) (amarelo) � Separação dos subgrupos II-A e II-B – Processo 2.2 Lave o precipitado obtido no processo anterior com uma solução contendo 10 gotas de água, 4 gotas de tioacetamida e uma gota de solução saturada de cloreto de amô- nio sob aquecimento por 1 minuto. Silvio_Dias_01.indd 15Silvio_Dias_01.indd 15 29/02/2016 16:12:0829/02/2016 16:12:08 16 Química analítica: teoria e prática essenciais IMPORTANTE A adição de cloreto de amônio ao líquido de lavagem serve para manter o precipitado na forma coagulada, evitando a peptização e a consequente dispersão coloidal que dificulta a separação do precipitado por filtração ou centrifugação. Centrifugue e despreze o líquido de lavagem. Trate o resíduo com 4 gotas de hidróxido de potássio 2,0 mol/L, agite, aqueça em banho-maria durante 2 minutos e centrifugue. IMPORTANTE A separação dos sulfetos do subgrupo II-A em relação aos sulfetos do II-B deve-se à insolubilida- de dos primeiros e à solubilidade dos segundos em bases fortes (como KOH). Os sulfetos do sub- grupo II-B, As, Sb e Sn, têm comportamento químico igual ao de óxidos ácidos, mas são menos ácidos, é verdade, pois o enxofre está situado abaixo do oxigênio na Tabela Periódica. 4As2S5(s) + 24 OH (aq) – 3 AsO4 3– (aq) + 5 AsS4 3– (aq) + 12 H2O Por outro lado, considerando os sulfetos do subgrupo II-A, exceto o de chumbo, os demais são básicos, portanto, insolúveis em bases. A basicidade desses sulfetos é maior do que a que ocorre com os respectivos óxidos, não sendo possível prever sua solubilização em KOH. Transfira o centrifugado (c1) para outro tubo. Trate novamente o resíduo com 4 gotas de hidróxido de potássio 2,0 mol/L, agite, aqueça e centrifugue. Separe o centrifugado (c2) que deve ser incorporado ao centrifugado (c1). O centrifugado constitui o subgrupo II-B, formado pelos tioânions e oxitioâ- nions dos elementos As, Sb e Sn, e é analisado segundo o Processo 2.16. O resíduo insolúvel em KOH constitui o subgrupo II-A, formado pelos sulfetos de Hg, Bi, Pb, Cu e Cd e é analisado de acordo com o Processo 2.3. � Análise do subgrupo II-A – Processo 2.3 Lave o resíduo do Processo 2.2 com 10 gotas de água, centrifugue e despreze o líquido de lavagem. Adicione 5 gotas de ácido nítrico 3,0 mol/L mais uma gota de HNO3concentrado. IMPORTANTE A adição de HNO3 provoca a solubilização dos sulfetos de Pb, Bi, Cu, Cd. 3 PbS(s) + 2 NO3 – (aq) + 8 H + (aq) 3 Pb 2+ (aq) + 3 S 0 + 2 NO(g) + 4 H2O Silvio_Dias_01.indd 16Silvio_Dias_01.indd 16 29/02/2016 16:12:0829/02/2016 16:12:08 Capítulo 1 Análise sistemática qualitativa 17 Agite e aqueça em banho-maria por 3 minutos, centrifugue e guarde o centrifugado para o Processo 2.7. � Processo 2.4 O resíduo também pode conter HgS preto ou então 2 HgS∙Hg(NO3)2 branco. Dissol- va em água-régia (uma gota de HNO3concentrado + 3 gotas de HClconcentrado) por aqueci- mento. Dilua com 5 gotas de água, homogeneize e divida em duas porções. IMPORTANTE O HNO3 não é um oxidante satisfatório para dissolver o HgS. Recomenda-se o emprego de água- -régia (HCl + HNO3), que alia as propriedades oxidantes do íon nitrato às propriedades comple- xantes do cloreto sobre mercúrio II. 3 HgS(s) + 2 NO3(aq) – + 12 Cl–(aq) + 8 H + (aq) 3 HgCl4 2– (aq) + 3 S 0 + 2 NO(g) + 4 H2O � Primeira porção – Processo 2.5 Adicione até seis gotas de SnCl2. O aparecimento de um precipitado branco, que se torna cinzento sob a adição de excesso de SnCl2, indica a presença de mercúrio (con- forme reação mostrada no Processo 1.7). � Segunda porção – Processo 2.6 Adicione 2 gotas de difenilcarbazida. Pelas paredes do tubo inclinado, deixe escorrer KOH ou Na2CO3 em excesso. Em presença de Hg 2+, forma-se uma coloração violeta (conforme reação mostrada no Processo 1.8). � Processo 2.7 O centrifugado pode conter Cu2+, Cd2+, Pb2+, Bi3+. Adicione NH4OH concentrado (até o meio ficar nitidamente alcalino) e centrifugue. Separe o centrifugado para análise nos Processos 2.13, 2.14 e 2.15. Lave o resíduo com 5 gotas de água, centrifugue e reúna o líquido de lavagem ao centrifugado. IMPORTANTE Pb e Bi precipitam, respectivamente, como hidroxinitrato de chumbo e nitrato de bismutila, en- quanto Cu e Cd permanecem em solução como íons complexos: Pb2+(aq) + NH3(aq) + NO3 – (aq) + H2O PbOHNO3(s) + NH4 + (aq) Bi3+(aq) + 2 NH3(aq) + NO3 – (aq) + H2O BiONO3(s) + 2 NH4 + (aq) Cu2+(aq) + 4 NH3(aq) Cu(NH3)4 2+ (aq) Cd2+(aq) + 4 NH3(aq) Cd(NH3)4 2+ (aq) Silvio_Dias_01.indd17Silvio_Dias_01.indd 17 29/02/2016 16:12:0829/02/2016 16:12:08 18 Química analítica: teoria e prática essenciais � Processo 2.8 O resíduo pode conter Pb(OH)NO3 e BiONO3. Adicione 5 gotas de KOH 2,0 mol/L, agite, aqueça e centrifugue. Separe o centrifugado. Adicione mais 2 gotas de KOH 2,0 mol/L ao resíduo, aqueça, dilua com 4 gotas de água. Centrifugue e adicione o líquido ao centrifugado anterior. IMPORTANTE O hidroxinitrato de chumbo é anfótero e dissolve-se em KOH, formando plumbito. PbOHNO3(s) + 2 OH – (aq) HPbO2 – (aq) + H2O + NO3 – (aq) O nitrato de bismutila não se dissolve em KOH, convertendo-se em hidróxido de bismutila. BiONO3(s) + OH – (aq) BiOOH(s) + NO3 – (aq) � Processos 2.9 e 2.10 O resíduo pode ser BiOOH. Lave com água. Despreze o líquido de lavagem. Dissol- va em uma gota de HClconcentrado. Adicione 10 gotas de cinchonina/iodeto de potássio. O aparecimento de um precipitado intensamente alaranjado caracteriza o bismuto. IMPORTANTE O teste é mais bem observado em acidez não muito elevada, por isso, o BiOOH deve ser dissol- vido na menor quantidade possível de HCl. A cinchonina é uma substância básica que forma sais com os ácidos. H+(aq) + B(aq) BH + (aq) (B = cinchonina) BH+(aq) + 4 I – (aq) + Bi 3+ (aq) Bi(BH)I4(s) � Processos 2.11 e 2.12 O centrifugado pode conter Pb como íon plumbito, HPbO2 –. Acidifique fracamente com ácido acético 3,0 mol/L. Adicione K2CrO4. Um precipitado amarelo caracteriza o chumbo. As reações envolvidas são: HPbO2 – (aq) + 3 H + (aq) Pb 2+ (aq) + 2 H2O Pb2+ (aq) + CrO4 2– (aq) PbCrO4 (s) O centrifugado do Processo 2.7 pode conter Cu2+ e Cd2+ sob a forma de íons comple- xos. Uma coloração azul forte indica a presença de cobre. Divida em duas porções. Silvio_Dias_01.indd 18Silvio_Dias_01.indd 18 29/02/2016 16:12:0829/02/2016 16:12:08 Capítulo 1 Análise sistemática qualitativa 19 � Primeira porção – Processo 2.13 Adicione 10 gotas de água destilada e 4 gotas de alfa-benzoinoxima na primeira porção. A formação de um precipitado verde-amarelado mostra a presença de cobre. A reação que ocorre é: � Segunda porção – Processos 2.14 e 2.15 Adicione quantidade suficiente de KCN na segunda porção para descorá-la. IMPORTANTE A espécie Cu(CN)3 2– é aproximadamente 1010 vezes mais estável que a espécie Cd(CN)4 2–. Por isso, no equilíbrio, a espécie tetracianocadmiato fornece à solução quantidade suficiente de íons Cd2+, de modo a formar um precipitado amarelo de CdS. Adicione 5 gotas de tioacetamida e aqueça. Um precipitado amarelo indica a presença de cádmio. As reações envolvidas são: Cu(NH3)4 2+ (aq) + 3 CN – (aq) Cu(CN)3 2– (aq) Cd(NH3)4 2+ (aq) + 4 CN– (aq) Cd(CN)4 2– (aq) Cu(CN)3 2– (aq) Cu + (aq) + 3 CN – (aq) KInst � 10 –28 ou Kest � 10 28 Cd(CN)4 2– (aq) Cd 2+ (aq) + 4 CN – (aq) KInst � 10 –18 ou Kest � 10 18 Cd(CN)4 2– (aq) + S – (aq) CdS (s) + 4 CN – (aq) � Análise do subgrupo II-B – Processo 2.16 Ao centrifugado do Processo 2.2, contendo os íons do subgrupo II-B, adicione HCl 3,0 mol/L até ficar levemente ácido, centrifugue e despreze o centrifugado. IMPORTANTE Quando uma solução básica, formada pelos tio e oxiânions de As, Sb e Sn, for acidificada com HCl diluído, poderão formar-se os ácidos correspondentes que, reagindo entre si, formam os sulfetos pouco solúveis. AsS4 3– (aq) + 3 H + (aq) H3AsS4(aq) AsO4 3– (aq) + 3 H + (aq) H3AsO4(aq) 5 H3AsS4(aq) + 3 H3AsO4(aq) 4 As2S5(s) + 12 H2O A não formação de precipitado nesse momento significa a ausência do Grupo IIB. Silvio_Dias_01.indd 19Silvio_Dias_01.indd 19 29/02/2016 16:12:0829/02/2016 16:12:08 20 Química analítica: teoria e prática essenciais � Processo 2.17 Adicione 6 gotas de HCl concentrado ao precipitado, aqueça e agite durante 3 mi- nutos e centrifugue. Remova o centrifugado para um tubo de ensaio (c1). Trate o resíduo com uma mistura de 4 gotas de água e 4 gotas de HCl concentrado sob aquecimento. Centrifugue (c2). Junte o centrifugado (c2) ao (c1) para análise nos Processos 2.21, 2.22 e 2.23. Homogeneize. � Processos 2.18, 2.19 e 2.20 O resíduo pode conter sulfeto de arsênio. Dissolva em uma gota de ácido nítrico concentrado, sob aquecimento, e adicio- ne 5 a 10 gotas de molibdato de amônio. Aqueça em banho-maria durante 3 minutos, dilua a 5 ml e esfrie na água. Adicione duas gotas de cloreto estanoso. A formação de uma coloração azul indica a presença de arsênio. As reações envolvidas são: As2S5 (s) + 10 NO3 – (aq) + 4 H + (aq) 2 AsO4 3– (aq) + 10 NO2 (g) + 5 S 0 + 2 H2O AsO4 3– (aq) + 12 MoO4 2– (aq) + 3 NH4 + (aq)+ 24 H + (NH4)3[As(Mo12O40)] . 12 H2O (aq) (NH4)3[As(Mo12O40)] . 12 H2O (aq) + Sn 2+ (aq) Sn 4+ (aq) + óxidos azuis de molibdênio de composição variável (MoxOy) O centrifugado pode conter Sb3+ e Sn4+. Divida em duas porções. � Primeira porção – Processos 2.21 e 2.22 Adicione 0,05g de NaNO2, vagarosamente, e depois, duas gotas de HCl 3,0 mol/L. IMPORTANTE Na solubilização do Sb2S5 em HCl concentrado, ocorre igualmente redução do Sb 5+ a Sb3+ à custa do íon sulfeto: Sb2S5(s) + 6 H + (aq) 2 Sb 3+ (aq) + 2 S 0 + 3 H2S(aq) Às duas gotas dessa solução, colocadas na cavidade de uma placa de porcela- na, adicione duas gotas de rodamina-B (RB). IMPORTANTE Para que o Sb seja identificado pela rodamina-B, ele deve ser previamente oxidado a Sb(V) por meio de NaNO2: Sb3+(aq) + 2 NO2 – (aq) + 6 Cl – (aq) + 4 H + (aq) SbCl6 – (aq) + 2 NO(g) + 2 H2O Silvio_Dias_01.indd 20Silvio_Dias_01.indd 20 29/02/2016 16:12:0829/02/2016 16:12:08 Capítulo 1 Análise sistemática qualitativa 21 O excesso de nitrito não deve ser demasiado para evitar que o teste seja positivo, indepen- dentemente da presença de antimônio. RB (aq) + H3O + (aq) RBH + (aq)+ H2O SbCl6 – (aq) + RBH + (aq) [SbCl6 –RBH+](aq) Em presença de antimônio, surge uma delgada suspensão de cristais de um sal de cátion or- gânico do corante e do ânion SbCl6 –, sal que, por transparência, tem uma coloração violeta. Na ausência de antimônio, a solução tem uma coloração verde-amarelada. (C2H5)2N O C C2H5 C2H5 N � COOH H H tetraetilrodamina O aparecimento de cor violeta identifica o antimônio. � Segunda porção – Processo 2.23 Dobre o volume da porção com HCl 3,0 mol/L. Coloque uma tira de magnésio de 2 cm de comprimento no fundo do tubo, conservando-o nessa posição com o bastão de vidro até a dissolução completa. Divida em duas porções. IMPORTANTE O magnésio é usado para reduzir o Sn4+ a Sn2+. Nas mesmas condições, o Sb3+ reduz-se a Sb metálico. Sn4+(aq) + Mg(s) Sn2+(aq) + Mg 2+ (aq) 2 Sb3+(aq) + 3 Mg(s) 2 Sb(s) + 3 Mg 2+ (aq) � Primeira porção – Processo 2.24 Adicione três gotas de cloreto mercúrico. Um precipitado branco ou cinzento iden- tifica o estanho. Silvio_Dias_01.indd 21Silvio_Dias_01.indd 21 29/02/2016 16:12:0829/02/2016 16:12:08 22 Química analítica: teoria e prática essenciais As reações envolvidas são: Sn2+(aq) + 2 Hg 2+ (aq) + 2 Cl 2+ (aq) Hg2Cl2 (s) + Sn 4+ (aq) Sn2+(aq) + Hg2Cl2 (s) 2 Hg 0 + Sn4+(aq) + 2 Cl – (aq) � Segunda porção – Processo 2.25 Adicione 5 gotas de água e uma gota de ácido fosfomolíbdico. A formação de uma coloração azul indica o estanho. As reações que ocorrem são: Sn2+(aq) + H3[P(Mo12O40)] . x H2O Sn 4+ (aq) + óxidos azuis de molibdênio Análise sistemática dos cátions do Grupo III Esse grupo contém os cátions que não precipitam como cloretos ou sulfetos em HCl 0,3 mol/L, mas são precipitados como sulfetos de soluções amoniacais de seus sais com NH4Cl/NH3 seguido de tioacetamida. São eles: Al 3+, Cr3+, Zn2+, Mn2+, Fe2+ (Fe3+), Co2+ e Ni2+. A maioria dos íons metálicos dos Grupos I e II também forma precipitados com íon sulfeto em meio amoniacal. A separação dos Grupos II e III está na diferença nos valores das constantes do produto de solubilidade (KPS) de seus respectivos sulfetos. O pH da solução é que possibilitaa separação dos grupos pelo controle da concentração de íons sulfeto. O sal de cloreto de amônio costu- ma ser adicionado antes da precipitação do grupo para aumentar a concentração de íons NH4 +. Dessa forma, pelo efeito do íon comum, diminui a concentração de íons OH-–, prevenindo a dissolução dos hidróxidos de alumínio e/ou de cromo, bem como a coprecipitação do Grupo IV na forma de hidróxido ou carbonato de magnésio. Alumínio e cromo podem precipitar como hidróxidos que apresen- tam menor KPS, no entanto, o fator determinante da composição do precipitado é a relação entre os íons OH– e S2–. Precipita o composto cujo KPS for alcançado primeiro. Se cromo e manganês ocorrem como ânions CrO4 2– e MnO4 –, eles são redu- zidos por íons sulfeto, diminuindo o seu estado de oxidação de 6+ para 3+ para o cromo e de 7+ para 2+ para o manganês, sendo precipitados como Cr(OH)3 e MnS, respectivamente. Cromo, manganês, ferro, cobalto e níquel são elementos de transição, por- tanto, pode-se esperar que mostrem propriedades daqueles elementos que possuem a camada interna de elétrons incompleta, isto é, estado de oxidação variável, íons coloridos e forte tendência a formar íons complexos. Além disso, como esses cinco elementos estão no terceiro período da Tabela Periódica e possuem uma variação progressiva na configuração eletrônica, são esperadas diferenças progressivas nas propriedades quando passamos do cromo para o manganês, depois para o ferro, cobalto e níquel. Silvio_Dias_01.indd 22Silvio_Dias_01.indd 22 29/02/2016 16:12:0829/02/2016 16:12:08 Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra.