Prática 03 Análise dos cátions do grupo III

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ 
CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
Disciplina: Química Analítica Qualitativa 
Código: DQU0111; Créditos: 1.5.0; Carga Horária: 90 hs; Semestre: 1º/2023 
Ministrante: Prof. Herbert de Sousa Barbosa 
Monitores: Andreza, Caio e Bruna. 
 
Prática n
o
 03 – Análise de Cátions do Grupo III – Cr3+, Al3+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Zn2+ e Mn2+ 
 
Muitos íons do grupo III formam complexos coloridos, e esta propriedade é empregada em suas identificações. 
Os íons de Al
+3
, Cr
+3
, e Fe
3+
são precipitados como hidróxidos, e os demais são precipitados como sulfetos. 
 
1. Reação com NaOH 
Colocar em 7 tubos de ensaio diferentes 2 gotas de solução 0,2 mol/L de nitratos dos cátions do grupo, adicione 
NaOH 4,0 mol/L gota a gota, até a formação do precipitado. Observar, anotar as cores dos precipitados formados e 
escrever as equações químicas que ocorrem e fazer as observações necessárias. 
 
2. Reação com NH4OH 
Colocar em 7 tubos de ensaio diferentes 2 gotas de solução 0,2 mol/L de nitratos dos cátions do grupo III, 
adicione NH4OH 6 mol/L, gota a gota, até a formação do precipitado. Observar, anotar as cores dos precipitados 
formados e escrever as equações químicas. Continuar adicionando NH4OH e observar os casos em que há dissolução 
dos precipitados e escreva as reações de dissoluções e qualquer mudança de coloração. 
 
3. Reação com NH4OH em presença de NH4Cl 
Colocar em 7 tubos de ensaio diferentes 2 gotas de solução 0,2 mol/L de nitratos dos cátions em estudo, 5 gotas 
de NH4Cl 4 mol/L e gotas de NH4OH 6 mol/L até o meio ficar alcalino (utilizar o papel tornassol vermelho imerso na 
solução). Observar os casos em que ocorre a formação de precipitado, anotar as cores dos precipitados formados e 
escrever as equações químicas. 
Faça uma comparação com os dados obtidos para os cátions do grupo II. 
 
4. Reação com Tioacetamida 
Colocar em 7 tubos de ensaio diferentes 2 gotas de solução 0,2 mol/L de nitratos dos cátions acima, 5 gotas de 
NH4Cl 4 mol/L e gotas de NH4OH 6 mol/L até o meio ficar alcalino (utilizar o papel tornassol vermelho imerso na 
solução) e juntar 1 gota em excesso. Adicionar 6 gotas de solução de Tioacetamida 1,0 mol/L. Aquecer até ebulição. 
Observar, anotar as cores dos precipitados formados e escrever as equações químicas. 
 
REAÇÕES DE IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS DO GRUPO III 
 
Ferro II e Ferro III 
 Colocar em 1 tubo de ensaio 2 gotas de Fe(NO3)3 0,2 mol/L, 6 gotas de HCl 6 mol/L e 5 gotas de NH4SCN 1 
mol/L. Observar a forte coloração vermelha formada e anotar a equação química. 
 Colocar em 1 tubo de ensaio 2 gotas de Fe(NO3)3 0,2 mol/L, 6 gotas de HCl 6 mol/L e 5 gotas de K4(Fe(CN)6) 6 1 
mol/L. Observar a coloração azul escuro (azul da Prússia) formada e anotar a equação química. 
Obs. O íon Fe
2+
 nestas condições forma um precipitado branco, que exposto ao ar se converterá lentamente no 
composto azul. O íon Fe
2+
 é facilmente oxidado a Fe
3+
 pelo ar; quando for desejável oxidá-lo rapidamente a Fe
3+
 
pode-se usar H2O2 em meio ácido. Para reduzir o Fe
3+
 em Fe
2+
em meio ácido, usa-se H2S, SnCl2 ou KI. 
Alumínio - Al
3+
 
 Colocar em um tubo de ensaio 2 gotas de solução Al(NO3)3 0,2 mol/L e 1 gota de NaOH 4 mol/L (com cuidado 
sem agitar o tubo) até formar um precipitado gelatinoso. Continuar acrescentando NaOH até dissolução do 
precipitado. Acrescentar gotas de HCl 6 mol/L e observar a reprecipitação (01 gota já pode ser suficiente). 
 Escrever as equações químicas. 
 
Cromio - Cr
3+
 
1. Reação com H2O2/NaOH a quente: 
 Colocar em um tubo de ensaio 2 gotas de solução Cr(NO3) 3 0,2 mol/L, 5 gotas de água e adicionar NaOH 4 mol/L 
até formar um precipitado gelatinoso. Continuar acrescentando NaOH até dissolução do precipitado. Acrescentar 
10 gotas de H2O2 3%. Aquecer à ebulição por 2 minutos, até cessar o desprendimento de oxigênio. Observar a 
formação de solução amarelada. Escreva as equações químicas. 
4 
Zinco - Zn
2+
 
1. Precipitação com Tioacetamida 
 Colocar em um tubo de ensaio 2 gotas de solução Zn(NO3) 2 0,2 mol/L, 5 gotas de água e adicionar NaOH 4 mol/L 
até formar um precipitado gelatinoso. Continuar acrescentando NaOH até dissolução do precipitado. Adicionar 06 
gotas de solução de Tioacetamida 1,0 mol/L. Aquecer a solução e observar a formação de um precipitado branco de 
ZnS. Escreva as equações químicas. 
 
2. Reação com Ferrocianeto de Potássio 
 Colocar em um tubo de ensaio 2 gotas de solução Zn(NO3) 2 0,2 mol/L, 5 gotas de água e adicionar NaOH 4 mol/L 
até formar um precipitado gelatinoso. Continuar acrescentando NaOH até dissolução do precipitado. Acrescentar 5 
gotas de K4(Fe(CN)6)6 1 mol/L. Em seguida, adicione gota a gota solução de HCl 6,0 mol/L. Observar a formação 
de um precipitado branco-acinzentado de K2 Zn3(Fe(CN)6)2. Escreva as equações químicas. 
 
Manganês - Mn
2+
 
1. Oxidação a Permanganato com PbO 2/HNO3 
 Colocar em um tubo de ensaio 1 gota de solução Mn(NO3)2 0,2 mol/L e cerca de 10 gotas de HNO3 6 mol/L (na 
capela). Homogeinezar! Em seguida, adicione 3 gotas de solução de PbO2. Homogeinezar! Aquecer a ebulição (até 
02 minutos) e deixar decantar. Observar uma coloração violeta no líquido sobrenadante. Escreva as equações 
químicas. 
 
2. Precipitação de MnO(OH) 2 
 Colocar em um tubo de ensaio 2 gotas de solução Mn(NO3)2 0,2 mol/L, cerca de 6 gotas de NaOH 6 mol/L, 
observe a formação do ppt de cor branca. Adicione gotas de H2O2, pouco a pouco, com agitação. Aquecer de 2 a 3 
minutos até cessar o desprendimento de O2. Centrifugar e lavar com água destilada quente o precipitado. Observe a 
mudança de cor do precipitado de branca a marrom. Anote as equações. 
 
Cobalto - Co
2+
 
1. Reação com Tiocianato de Amônio 
 Colocar em um tubo de ensaio 2 gotas de Co(NO3)2 0,2 mol/L, 03 gotas de HAc 2 mol/L, 03 gotas de NH4SCN 0,2 
mol/L (em excesso) e 10 gotas de acetona. Observe a formação do íon complexo Co(SCN) 
2-
 de coloração azul. 
Escreva a 
equação química. 
 
Níquel - Ní
2+
 
2. Reação com Dimetilglioxima 
 Colocar em um tubo de ensaio 2 gotas de Ni(NO3)2 0,2 mol/L, 5 gotas de água destilada, algumas gotas de solução 
de Dimetilglioxima 0,1 mol/L e gotas de NH4OH 6 mol/L até o meio ficar alcalino. Observe a formação de um 
precipitado vermelho de Dimetilglioxima de níquel. Escreva a equação química. 
 
SEPARAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS DO GRUPO III (Parte 2) 
 
Pode-se empregar a reação com NH4OH em presença do NH4Cl a separação dos cátions deste grupo. Nessas 
condições devem precipitar os hidróxidos de Fe, Al, Cr e parcialmente de Mn, tendo precipitado como hidróxidos é 
possível separar dos outros cátions do grupo, baseados nas reações de identificação estudadas. 
O sobrenadante dessa etapa deve conter os demais cátions, quando se adiciona tioacetamida em presença de 
NH4OH/NH4Cl, precipita os sulfetos de Co, Ni, Zn e Mn. Caso tenha cátions do grupo I e II, não devem precipitar. 
 
PROCEDIMENTO DE SEPARAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO (Fazer em duplicata) 
 
a) Colocar em um único tubo de ensaio cerca de 3 gotas de Fe3+ e 8 gotas dos demais cátions do grupo III, com 
concentrações de 0,2 molL
-1
. Após adição de cada cátion, homogeinezar a mistura. Em seguida, adicionar 10 gotas 
de HCl 6,0 molL
-1
 e em seguida NH3 6,0 molL
-1
 gota a gota e com agitação, até o meio ficar alcalino (verificar com 
papel de tornassol). 
b) Aquecer com cuidado durante 1 min, em banho-maria, centrifugar e retirar o sobrenadante rapidamente, 
colocando-o em outro tubo de ensaio para posterior análise. Será chamado de sobrenadante 1, devendo conter Ni
2+
, 
Co
2+
, Mn
2+
, Zn
2+
. 
c) Lavar o precipitado duas vezes com NH4Cl 2,0 molL
-1 
(importante remover o precipitado do fundo do tubo) que 
será chamado de precipitado I. Deve conter Fe(OH)3, Cr(OH)3, Al(OH)3, Mn(OH)2. 
6 
TRATAR O PRECIPITADO I 
 
d) Tomando o tubo de ensaio contendo o precipitado I, adicionar 1,0 mL (20gotas) de NaOH 4,0 molL-1 e 1,0 mL 
(20 gotas) de H2O2 3,0 %, agitar bem e aquecer em banho-maria cerca de 5 minutos até total liberação do O2. 
Centrifugar e transferir o líquido sobrenadante a outro tubo de ensaio (sobrenadante II, que deve ter CrO4
2-
 e 
Al(OH)4
-
). O precipitado deve ter Fe(OH)3, e pode ter MnO(OH)2. 4 4 
e) Lavar o precipitado duas vezes com agua destilada quente e desprezar o liquido de lavagem. Dividir o precipitado 
em duas porções, e em uma delas adicione 3 gotas de HCl 6,0 molL
-1
 e 2 gotas NH4SCN 1,0 molL
-1
. A presença do 
Fe será indicada pelo aparecimento de uma cor vermelha devido a formação do complexo Fe(SCN) 
3-
. 
f) A outra porção de precipitado adicionar HNO3 6,0 molL
-1
 até dissolver e em seguida PbO2 sólido. Agitar e aquecer 
cuidadosamente durante 1-2 min, diluir com água e deixar em repouso. O aparecimento de uma cor violeta na 
solução devido a presença o MnO4
-
, indica a presença do Mn. (Opcional - Poderá ser usado NaOH 6,0 molL
-1
 para 
precipitar o Mn(OH)2, em lugar de usar o PbO2, pesquisar a reação). 
g) O sobrenadante II, deve ser usado para identificação do crômio e alumínio, a cor amarelada da solução identifica a 
presença do crômio. Para identificação do Al
3+
, adicionar HCl 6,0 molL
-1
 à solução até o meio ficar ácido 
(tornassol), em seguida adicionar gotas de NH3 6,0 molL
-1
 até o meio ficar alcalino, agitar bem e aquecer com 
cuidado, a formação de um precipitado branco gelatinoso indica a presença de Al
3+
. 
 
Observação: identificar o sobrenadante I com o nome da equipe o qual será utilizado na próxima aula! 
 
TRATAR O SOBRENDANTE I 
 
h) Ao sobrenadante I do início da pratica, adicionar, aos poucos e sob constante agitação, 20 gotas de Tioacetamida 
1,0 mol/L. Aquecer em banho-Maria durante 10 min. Centrifugar e adicionar ao liquido sobrenadante 1-2 gotas 
Tioacetamida 1,0 mol/L para verificar se a precipitação foi completa. 
i) Lavar o precipitado duas vezes com solução de NH4Cl 2,0 molL
-1
. O precipitado deve conter CoS, NiS, MnS, e 
ZnS sendo chamado de precipitado II. 
 
TRATAR O PRECIPITADO II 
 
j) Ao precipitado II obtido anteriormente adicionar 1,0 mL de HCl 6,0 molL-1, agitar bem e deixar em repouso 5 min. 
Centrifugar e transferir o líquido sobrenadante (III) para outro tubo. O precipitado será chamado de (III) e deve 
conter NiS e CoS e o sobrenadante (III) deve conter Zn
2+
 e Mn
2+
. 
k) Transferir o precipitado III para uma cápsula (pode ser utilizado um pouco de água destilada), juntar algumas gotas 
de HNO3 concentrado (de 05 a 10 gotas) e aquecer em banho-maria até dissolução do precipitado. Dividir a solução 
em duas partes. Numa dela adicionar NH3 6,0 molL
-1
 até o meio ficar alcalino, e em seguida adicionar algumas 
gotas de solução de Dimetilglioxima 0,1 molL
-1
, a formação de um precipitado vermelho de dimetilglioxinato de 
níquel indica a presença do Níquel (o meio deve estar ligeiramente amoniacal por que o complexo se decompõe em 
meio ácido, porém deve-se evitar um excesso de NH4OH devido a formação do complexo Ni(NH3)6
2+
). A outra 
parte da solução adicionar 5 gotas de NH4SCN 1,0 molL
-1
 e 10 gotas de acetona. O aparecimento de uma cor azul 
indica a presença do Co
2+
. 
 
TRATAR O SOBRENADANTE III 
 
l) Aquecer o sobrenadante III, obtido em j) em uma capsula para eliminar a Tioacetamida. Resfriar e adicionar 
cerca de 1,0 mL de NaOH 4,0 molL
-1 
(deve ter um excesso de NaOH). Centrifugar e transferir o liquido 
sobrenadante para dois tubos de ensaio. 
m) O precipitado deve conter Mn(OH)2 e o líquido sobrenadante contem Zn
2+
. Dissolver o precipitado adicionando 
HNO3 6,0 molL
-1
. E adicionar PbO2 sólido, aquecer cuidadosamente durante 1-2 min, diluir com água destilada e 
deixar em repouso. O aparecimento de uma cor violeta na solução indica a presença do Mn
2+
. 
n) Ao liquido sobrenadante, adicionar Tioacetamida 1,0 mol/L. A formação de um precipitado branco de ZnS indica a 
presença do Zn
2+
. 
o) De forma alternativa o Zn2+ pode ser identificado adicionando-se HCl 6,0 molL-1, até a solução se tornar levemente 
ácida, e adicionando-se a seguir 2-3 gotas de solução de K4[Fe(CN)6] 0,2 molL
-1
 com agitação. Um precipitado de 
cor branca acinzentada, devido a formação de K2 Zn3[Fe(CN)6]2 
 
 
 
 
 
 
 
Lista de Exercícios – Cátions do Grupo III 
 
1. Descreva as propriedades dos cátions do grupo III. 
2. Em que se distingue o grupo III, do grupo I e II? 
3. Qual o reagente precipitante do grupo III? Como são caracterizados esses compostos? 
4. Porque a precipitação dos sulfetos dos íons do Grupo III é feita em meio básico? 
5. Explicar porque o NH4Cl impede a precipitação do Mg(OH)2 junto com os cátions do Grupo III, 
usando o princípio do produto de solubilidade e do efeito do íon comum. 
6. Que propriedade dos cátions Al3+, Cr3+ e Fe3+ é utilizada para separá-los dos demais íons do Grupo III? 
7. Como pode ser feita a oxidação do Fe2+ para Fe3+? 
8. Escreva uma reação de identificação dos seguintes íons: Fe2+; Al3+; Co2+; Zn2+, Cr3+; Mn2+ e Ni2+. 
9. Uma liga metálica constituída de Fe, Al, Ni, Zn e Cr deve ser analisada. Propor um procedimento de 
análise qualitativa completa da liga. 
10. Indicar um procedimento que permita separa e identificar os cátions Fe3+, Co2+ e Ni2+. Escrever as 
equações para as reações envolvidas. 
11. Como podem ser identificados os seguintes cátions do Grupo III, empregando somente reações 
químicas? 
a) Co2+ em Co(NO3)2 
b) Cr3+ em CrCl3 
c) Fe3+ em Fe(OH)3 
d) Ni2+ em NiS 
12. Uma solução contendo cátions do grupo III apresentou um precipitado quando tratado com 
NH4OH/NH4Cl. Nenhuma variação foi observada quando se tratou o sobrenadante com (NH4)2S. O 
precipitado, depois de lavado, foi dissolvido em NaOH/H2O2 dando uma solução incolor. Quais íons 
estão presentes, ausentes ou indeterminados.