Relatorio LQA - Cátions

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG
CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA – CCT
UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA QUÍMICA
EXPERIMENTO 01- DETERMINAÇÃO DE CÁTIONS DO GRUPO I
 Campina Grande- PB
 2023
1- INTRODUÇÃO
A identificação dos cátions do Grupo I é uma parte fundamental da análise química qualitativa. O Grupo I é composto principalmente por cátions metálicos que formam precipitados insolúveis com reagentes específicos. A separação e identificação desses cátions baseiam-se na formação de precipitados distintos quando reagem com reagentes adequados. Os principais cátions do Grupo I incluem prata, chumbo e mercúrio.
Aqui estão alguns dos reagentes e procedimentos utilizados na identificação dos cátions do Grupo I:
1. Reagente de HCl: A adição de ácido clorídrico (HCl) à solução de amostra forma cloretos insolúveis com Ag+, Pb2+ e Hg2+ (formando Hg2Cl2), que precipitam da solução como cloretos brancos. AgCl é branco, PbCl2 é branco e Hg2Cl2 é branco-azulado.
2. Reagente de HNO3: Adicionando ácido nítrico (HNO3) à amostra, dissolve o AgCl formado, mas não afeta os precipitados de PbCl2 e Hg2Cl2, permitindo a distinção do Ag+ dos outros cátions.
3. Reagente de KI: A adição de iodeto de potássio (KI) à solução produz precipitados de iodeto de prata (AgI) e iodeto de mercúrio (I) (Hg2I2). O AgI é amarelo e o Hg2I2 é amarelo-pálido.
4. Reagente de ácido acético e sulfeto de hidrogênio (H2S): A adição de ácido acético e H2S à solução produz precipitados de sulfetos de Pb2+ e Hg2+ (PbS e HgS, respectivamente). O PbS é preto e o HgS é preto.
Lembrando que a análise qualitativa envolve uma série de testes sequenciais para confirmar a presença de cátions específicos. A observação das cores e aparências dos precipitados formados é crucial para a identificação correta dos cátions. Além disso, a ordem de adição dos reagentes é importante para evitar interferências entre eles.
Vale ressaltar que a análise de cátions metálicos envolve várias etapas e pode ser um processo detalhado. Uma abordagem sistemática e cuidadosa é essencial para evitar erros de identificação.
2-OBEJTIVO
O objetivo do experimento foi de identificar em uma solução desconhecida a presença de cátions do Grupo I; prata, chumbo, mercúrio. Através de uma análise sistemática.
3- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Química Analítica
	
A Química Analítica trata basicamente, da composição química dos sistemas materiais, e se estende ainda ao estudo da configuração estrutural das substâncias. Nela serão compreendidas a análise qualitativa e a análise quantitativa, repartições importantes da Química Analítica (OTTO, 1982).
 3.1.1 Química Analítica Qualitativa
Corresponde a parte da Química Analítica que se voltará à identidade química das espécies presentes na amostra (SKOOG, WEST, HOLLER, CROUCH,2005).
3.2 Reativos
Os reativos, como a própria palavra diz, é o que faz reagir. Em um parâmetro de reação reagentes e produtos, os reativos seriam os reagentes, considerando o sentido normal da reação.
3.3 Analitos		
Analito ou amostra ou solução problema, é o sistema que será analisado mediante uma espécie de interesse cuja concentração será determinada.
3.4 Cátions
Qualitativamente falando, os cátions estão classificados em cinco grupos, tal análise feita com base nas peculiaridades dos cátions a determinados reagentes. Sendo assim, íons que apresentam a mesma afinidade, quanto ao reagente, passa a participar de determinado grupo. Os reagentes comumente utilizados são o ácido clorídrico, o ácido sulfídrico, o sulfeto de amônio e o carbonato de amônio. Então, os grupos serão classificados de acordo com o comportamento dos cátions nos reagentes, e a formação ou não de precipitados. Tem-se então cinco grupos de cátions definidos a seguir.
3.4.1 Grupo I
No grupo I estão presentes os cátions: Pb2+(chumbo), Hg22+(mercúrio I), Ag+(prata). Este grupo denominado grupo do HCl ou dos cloretos insolúveis, tem que seus cátions formam precipitados com ácido clorídrico diluído.
3.5 Características analíticas do grupo I
3.5.1 Chumbo
O chumbo é um material cinza azulado de alta densidade, dissolvendo-se facilmente em soluções moderadamente concentradas de ácido nítrico, produzindo por fim íons chumbo II.
3.5.2 Mercurio
O mercúrio tem características analíticas únicas, como baixa tensão de vapor e capacidade de formar amálgamas. Sua toxicidade é relevante para saúde e ambiente. Pode existir em várias formas químicas e é usado em técnicas de análise sensíveis.
3.5.3 Prata
A prata é um metal de transição, conhecido por sua cor branca brilhante, densidade de 10,5 g/cm³ e ponto de fusão de 961,8°C. É resistente à oxidação, reage com ácidos nítrico e sulfúrico diluídos, e forma Ag2S escurecendo com o tempo.
4- PROCESSO EXPERIMENTAL
4.1 Materiais
	MATERIAL NECESSÁRIO
	REAGENTES
	Becker ou tubo de ensaio
	Amostras
	Pipetas
	HCl (0,25 a 0,30M)
	Funil
	Cromato de potássio (K2CrO4) 0,5M
	Balão volumétrico
	Hidróxido de amônia (NH4OH) 0,1M
	Pissetas
	Ácido nítrico (HNO3) 0,5M
	Papel filtro
	
4.2 Procedimentos experimentais
Com 5 mL de uma solução de amostra utilizando uma pipeta e transferir esse volume para um recipiente tipo Becker, a fim de realizar a análise dos cátions pertencentes ao grupo I.
 
Utilizando 1 mL de ácido clorídrico diluído com uma concentração entre 0,25 e 0,30 mol/L à solução até que a precipitação esteja completa. Podemos registrar a ocorrência da formação de um sólido não solúvel, bem como notar a tonalidade que se apresenta com uma coloração branca.
 			 
Aquecer delicadamente para que não atinja o ponto de ebulição, com o propósito de assegurar a conclusão da reação e promover a concentração do sólido precipitado. Permitir que o sistema retorne à temperatura ambiente naturalmente.
Realizar a separação do sólido precipitado por meio de filtração. O material retido na filtragem pode abrigar íons de prata, mercúrio e chumbo presentes na forma de cloretos (AgCl, HgCl, PbCl). Quanto ao líquido filtrado (referido como Filtragem 1), este contém cátions pertencentes a diferentes grupos e pode ser dispensado de maneira apropriada.
			
Em seguida deve-se tratar os resíduos ao calor da água destilada, onde o chumbo se torna solúvel, direcionando o fluxo através de um funil para um tubo de ensaio ou recipiente tipo Becker colocado abaixo.
			
Depois da filtragem 2, acrescenta-se gotas de cromato de potássio K2CrO4 . Logo em seguida aparecera um precipitado.
					
5. RESULTADO E DISCUSSÃO
O experimento de identificação dos cátions do Grupo I (chumbo, mercúrio e prata) foi conduzido utilizando os reagentes seletivos: ácido clorídrico (HCl), cromato de potássio (K2CrO4), hidróxido de amônia (NH4OH) e ácido nítrico (HNO3). O experimento teve como objetivo confirmar a presença ou ausência dos cátions específicos na amostra desconhecida.
Após a adição do ácido clorídrico (HCl) à solução da amostra, observou-se a formação de precipitados brancos, indicando a formação dos cloretos insolúveis correspondentes. Esses precipitados foram identificados como cloreto de prata (AgCl), cloreto de chumbo (PbCl2) e cloreto de mercúrio(I) (Hg2Cl2).
A adição de cromato de potássio (K2CrO4) à solução resultou na formação de um precipitado amarelo de cromato de chumbo (PbCrO4). A presença do precipitado amarelo confirma a presença de chumbo (Pb2+) na amostra.
A adição de hidróxido de amônia (NH4OH) à solução deveria levou à formação de precipitados coloridos. Um precipitado marrom-escuro deveria ser observado, indicando a presença do mercúrio. Porém, não teve formação do precipitado marrom-escuro, ou seja, não tem mercúrio na amostra.
Após a adição de ácido nítrico (HNO3) à solução, observou-se que o precipitado de hidróxido de prata (AgOH) dissolveu-se, confirmando que o Ag+ estava presente na amostra. No entanto, os precipitados de cromato de chumbo (PbCrO4) permaneceram insolúveis.
Com base nos resultados obtidos com os reagentes seletivos,podemos concluir que a amostra continha cátions de prata (Ag+) e chumbo (Pb2+), enquanto o cátion de mercúrio (Hg2+) estava ausente. A confirmação da presença de Ag+ foi obtida através da formação do precipitado branco. Da mesma forma, a presença de Pb2+ foi confirmada pela formação do precipitado amarelo de cromato de chumbo (PbCrO4).
A ausência de Hg2+ na amostra foi sugerida pela não formação de precipitados característicos com os reagentes utilizados, como o precipitado preto de sulfeto de mercúrio(II) (HgS). A utilização de reagentes seletivos, como o cromato de potássio e o hidróxido de amônia, fortalece a identificação dos cátions do Grupo I.
Este experimento ilustra a importância da utilização de reagentes seletivos para confirmar a presença de cátions específicos em uma amostra, demonstrando a aplicação prática da teoria da análise qualitativa. A combinação de observações visuais, reações químicas e conhecimento teórico é essencial para uma identificação precisa dos cátions do Grupo I.
CONCLUSÃO
Através dos experimentos realizados para a identificação dos cátions do Grupo I (chumbo, mercúrio e prata), utilizando reagentes seletivos como ácido clorídrico (HCl), cromato de potássio (K2CrO4), hidróxido de amônia (NH4OH) e ácido nítrico (HNO3), foi possível aplicar os princípios da análise química qualitativa de forma prática e elucidativa. O uso do ácido clorídrico revelou a formação de precipitados brancos, confirmados como cloreto de prata (AgCl), cloreto de chumbo (PbCl2), ressaltando a formação característica de precipitados insolúveis.
O emprego do cromato de potássio resultou na formação de um precipitado amarelo de cromato de chumbo (PbCrO4), confirmando a presença de íons chumbo (Pb2+) na amostra. Na adição de hidróxido de amônia deveria gera um precipitado preto, evidenciando a presença de mercúrio na solução. Mas, não teve a formação desse precipitado.
A utilização do ácido nítrico, por sua vez, foi crucial para dissolver o precipitado de hidróxido de prata (AgOH), confirmando a presença de Ag+ na amostra e destacando a importância dos reagentes seletivos na confirmação dos resultados.
Dada a ausência de evidências de formação de precipitados característicos, como o precipitado preto de sulfeto de mercúrio(II) (HgS), foi possível concluir que o cátion mercúrio (Hg2+) não estava presente na amostra.
Através desta sequência de experimentos e análises cuidadosas, foi possível aplicar os princípios teóricos da análise qualitativa, utilizando reagentes seletivos, para identificar de forma precisa e confiável a presença dos cátions do Grupo I. Este processo demonstra a importância da aplicação prática dos conceitos teóricos no campo da química analítica, enfatizando a necessidade de observação minuciosa e interpretação correta dos resultados para uma identificação segura dos cátions em questão.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
VOGEL, ARTHUR I., Análise Química Quantitativa. 5ª ed., vol. Único.
SKOOG, Douglas A.; WEST, Donald M.; HOLLER, F. James; CROUCH, Stanley R., Fundamentos de Química Analítica. 8ª ed., vol. Único.
OHLWEILER, Otto Alcides, Química Analítica Quantitativa. 3ª ed., vol. 1.