EXERCÌCIOS - Química Analítica III

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ESTUDO DAS REAÇÕES DOS ÍONS
1. O íon ferroso é muito utilizado na produção de medicamentos antianêmicos, pois esta é a forma de ferro melhor absorvida pelo organismo.Considerando que ele deve ser solúvel, qual das formas a seguir poderá ser utilizada para produzir o medicamento?
A. FeSO4.
O íon ferroso é aquele cuja valência do ferro é igual a +2. Perceba que, no FeSO4, a atomicidade do sulfato é igual a 2. Nos outros casos, o índice utilizado é igual a 3, portanto trata-se do ion férrico. O último caso, Fe(OH)2, apesar do índice ser 2, denotando o íon ferroso, o composto é insolúvel e, portanto, não pode ser absorvido.
2. O hipoclorito de sódio é um sal muito utilizado como agente higienizante doméstico e hospitalar. Apesar de ser um sal, é instável em meio ácido, liberando gás cloro, forma ativa e com alto poder antimicrobiano.A estrutura que corresponde ao hipoclorito de sódio é:​​​​​​​
B. NaClO.
O hipoclorito de sódio é composto pelo ânion clorito (ClO-), um ânion poliatômico, em que o cloro possui numero de oxidação igual a +1. Quanto ao cátion, é formado pelo íon sódio. Como a valência do cátion e do ânion é igual a +1 e -1, respectivamente, esses índices não precisam ser apresentados na estrutura. Os outros ânions presentes indicam, respectivamente: Cl- (cloreto), ClO2- (clorito), ClO3- (clorato) e ClO4-​​​​​​​ (perclorato).
3. A força de um eletrólito é medida de acordo com a solubilidade do sal e com o seu grau de dissociação em meio aquoso. Dos compostos a seguir, qual é considerado o eletrólito mais forte?
D. MgCl2
Entre os elementos apresentados, o único solúvel é o cloreto de magnésio. Como o critério para ser um eletrólito é a solubilidade, esse é o elemento que apresenta a maior força entre todos.
4. O chumbo é um metal pesado detectado em alimentos plantados próximos a rodovias, como subprodutos da combustão de combustíveis.Para proceder a identificação do chumbo, o agente precipitante de escolha será:​​​​​​​
B. KCrO4.
Para identificar o chumbo por precipitação, o agente precipitante deve apresentar um ânion que, ao reagir com o íon chumbo, forme um composto insolúvel. Entre cloreto de sódio, cromato de potássio, nitrato (na forma de ácido nítrico), nitrato de cálcio e cloreto de magnésio, o único que forma um sólido insolúvel com o chumbo é o cromato. A reação produz o cromato de chumbo, um sólido de cor amarelada:
Pb+2(aq) + CrO4-2 (aq) → PbCrO4 (s).
5. O flúor é extensamente utilizado na Odontologia para o tratamento dentário, como forma evitar cáries. Para que o efeito farmacológico exista, ele deve estar na forma solúvel. Uma farmácia de manipulação que deseje produzir um gel à base de fluoreto deve utilizar:​​​​​​​
D. NaF.
O fluor é um elemento semelhante ao cloro em reatividade (estão no mesmo grupo da tabela periódica) e forma compostos solúveis e insolúveis da mesma forma que o cloreto. Assim, dos elementos apresentados, apenas o NaF e o AlF3 são solúveis para serem utilizados em Odontologia; os demais são insolúveis. No entanto, o alumínio é tóxico se absorvido; logo, o único composto que pode ser utilizado com relativa segurança é o fluoreto de sódio (NaF).
PRIMEIRO, SEGUNDO E TERCEIRO GRUPO DE CÁTIONS
1. O ferro é um elemento importante para a saúde, sendo o precursor da hemoglobina e cofator enzimático. Também pode ser tóxico, causando depósitos de ferro, conhecidos como hemossiderose. Assinale o agente precipitante envolvido na reação final de identificação do Fe+3 e sua respectiva coloração.
D. NH4CNS (tiocianato de amônio), precipitado vermelho.
O tiocianato de amônio é o agente precipitante para o ferro, um elemento do grupo III, na forma de um precipitado vermelho. Os outros agentes precipitam, respectivamente: ditizona (zinco) e benzidina (manganês).
2. O cobre é um elemento essencial para diversos seres vivos, porém tóxico para diversos microrganismos. Na agricultura é utilizado como fungicida na forma de calda bordalesa (sulfato de cobre em meio alcalino). Para identificar o cobre em uma amostra, as reações envolvidas na análise do grupo e do metal são respectivamente:
B. Cu+2 + H2S, C14H13NO2 (alfabenzoinoxima).
O cobre é um elemento do grupo II; portanto, reage com ácido sulfídrico, formando precipitado. Para sua identificação, utiliza-se alfabenzoinoxima. O ácido clorídrico é utilizado apenas na identificação dos cátions do grupo I. Quanto aos agentes precipitantes, o dicromato de potássio avalia a presença de chumbo e o cloreto de estanho II avalia a presença de mercúrio.
3. Na presença de fluoreto de sódio (NaF) e tiocianato de amônio (NH4CNS), este cátion precipita na forma de cristais de coloração azul. Ele é essencial para a biossíntese de vitamina B12, importante composto organometálico utilizado para a síntese de hemoglobina. Qual é o grupo e a que cátion o texto se refere?​​​​​​​
B. Grupo III, cobalto (Co+2).
Dos elementos apresentados, o único utilizado na síntese de hemoglobina é o cobalto. Ele é um elemento do grupo III e precipita na forma de cristais azuis. Para compreender o processo, reveja o Infográfico.
4. O zinco é um elemento essencial para o organismo. Ele atua como cofator enzimático, antioxidante e também como controle da transcrição do DNA em uma estrutura chamada de “dedos de zinco”. É um elemento presente em cereais e que pode ser analisado a partir da reação com:​​​​​​​
C. tiocianato de amônio, formando tiocianato de zinco.
O agente precipitante para o zinco é o tiocianato de amônio, presente na identificação de cátions do grupo III. O ácido clorídrico é utilizado na classificação de cátions do grupo I, e o ácido sulfídrico, em meio ácido de cátions do grupo II. O dicromato de potássio é utilizado na identificação de chumbo, e o cloreto de estanho II, na identificação de mercúrio.
5. O cádmio é um metal pesado utilizado como catalisador não enzimático. Seu uso envolve a síntese de diversas substâncias orgânicas, incluindo medicamentos. Uma fábrica de medicamentos, ao realizar o tratamento de água, deseja saber se existe cádmio no esgoto tratado. Qual agente precipitante deve ser escolhido para realizar o teste?
A. ácido sulfídrico/tioacetamida - H2S/2H5NS 
Para identificação de cátions do grupo II é necessário adicionar H2S (o uso de tioacetamida minimiza o odor forte e característico) à solução desconhecida. Ocorrerá uma reação de precipitação com cores distintas a partir da formação dos sulfetos dos cátions Hg+2, Cu+2, Cd+2, Bi+3, As+3,Sb+3, Sn+2 .
Todos são praticamente insolúveis e o valor da constante de solubilidade (Kps) indica que basicamente não existem íons em solução, mesmo em equilíbrio.
A reação envolvida é descrita de forma genérica por X+ (aq) + H2S (aq) à X2S (s) + H+ (aq), Onde X é o cátion envolvido.
REAÇÕES DOS ÂNIONS
1. O fósforo é um elemento essencial na estrutura do ATP, uma molécula necessária para a produção de energia no organismo. Sobre o fósforo na forma de fosfato, o sal que apresenta a forma correta é:
A. Na3PO​​​​​​​4.
O sal que apresenta a forma correta é Na3PO​​​​​​​4. O fosfato é um ânion muito comum na prática laboratorial. Sua forma fosfato é PO4-3. Sua identificação pode ser realizada mediante o uso de cálcio, pois precipita na forma de fosfato de cálcio. Os outros elementos correspondem a fosfito (HPO3-2), hipofosfito (H2PO2-1), fosfina (PH3) e pentóxido de difósforo (P2O5).
2. Os ânions têm diversas formas de identificação, entre as quais se incluem as reações formadoras de vapores gasosos. Entre os compostos abaixo, aquele que forma composto gasoso na presença de ácido é:
C. H2CO3​​​​​​​.
O ácido carbônico (H2CO3), quando em presença de ácido, libera gás carbônico (CO2). O sulfato de cálcio (Ca2SO4), o oxalato de cálcio (Ca(C2O4)2), o fosfato de potássio (K3PO4) e o permanganato de potássio (KMnO4) não formam gases em meio ácido.
3. De forma geral, os ânions são íons que formam precipitados em meio aquoso. Você foi solicitado a preparar uma solução límpida, sem nenhum precipitado. Qual das alternativas abaixo formaria uma solução dessas?
E. HNO3​​​​​​​.A solução límpida, sem nenhum precipitado, é HNO3​​​​​​​. O ânion nitrato é o único capaz de formar sais solúveis com qualquer cátion. Portanto, ele deve ser escolhido para preparar soluções solúveis ou facilitar a solubilização de outro material. Sais contendo sulfato (SO4-2), fosfato (PO4-3), cloreto (Cl-) ou sulfeto (S-2) podem formar precipitados com apenas alguns cátions e, portanto, não formariam soluções solúveis em todos os casos.
4. Uma das formas de descobrir o ânion presente em uma solução é verificando o pH da solução contendo determinado sal. Das alternativas abaixo, aquele que formará uma solução alcalina após dissolução do sal é:
B. NaCH3CO2​​​​​​​.
Soluções contendo acetato de sódio (NaCH3CO2) ou outro sal contendo acetato formam soluções alcalinas. Isto acontece pois o acetato é um ânion de ácido fraco (ácido acético), que causa hidrólise da água e se reconstitui no meio. Quando isto ocorre, os íons hidroxila tornam o meio alcalino:
CH3COO- + H2O → CH3COOH + OH-.
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Os outros elementos são derivados de ácidos e bases fortes e, portanto, não hidrolisam a água.
5. O cálcio é um cátion que pode ser utilizado em diversas técnicas analíticas, incluindo a identificação de ânions. Isso ocorre pois, na presença dele, diversos ânions precipitam em meio aquoso. Dos ânions abaixo, qual deles precipita na presença de cálcio?
C. Sulfato.
Dos ânions apresentados, o sulfato precipita na presença de cálcio formando o sulfato de cálcio (CaSO4). Os outros ânions são sempre solúveis em solução aquosa, independentemente do cátion ligado a eles.
ESQUEMA DE CLASSIFICAÇÃO
1. A prata é um metal que pode interferir na análise de chumbo por competirem com o mesmo agente precipitante, o íon cloreto. Para minimizar a presença de prata, usa-se amônia como agente mascarante. Sobre esse sistema, o número de coordenação da prata e o número de ligações da amônia são respectivamente:
B. dois e monodentado.
A prata possui número de coordenação igual a dois; logo, necessita realizar duas ligações para ser mascarada. A amônia é monodentada; portanto, para cada íon prata, são necessárias duas moléculas de amônia para mascarar a prata.
2. O zinco é um átomo essencial no organismo para controle da divisão celular. Quando utilizado em análise laboratorial, o mascaramento desse elemento é realizado utilizando-se _________ como agente mascarante. Assinale a alternativa que completa a frase.
D. Hidróxido de potássio (KOH).
O zinco é um elemento que realiza quatro ligações coordenadas. A estabilidade dessas ligações é alcançada utilizando-se hidróxido de potássio, que funciona como doador de íons hidroxila. Assim, quatro ânions hidroxila ligam-se ao zinco de forma coordenada, solubilizando o zinco no meio aquoso.
3. O cobalto é um elemento importante na estrutura de elementos orgânicos. Para o homem, especial importância é dada para a síntese de vitamina B12, também denominada cianocobalamina. A identificação do cobalto sofre a interferência de que elemento do grupo III e que agente mascarante pode ser utilizado?
E. Ferro, NaF.
O ferro é identificado com o ânion tiocianato, o mesmo utilizado para identificar o cobalto. Devido à cor vermelha intensa, o ferro impede a visualização do azul fraco da reação do cobalto. Para facilitar o processo, é adicionado o fluoreto de sódio, que atua como agente mascarante do ferro. O tartarato de sódio e potássio também mascara o ferro, mas é utilizado na identificação do manganês (Mn). O zinco, o alumínio e o cromo são elementos do grupo III, mas não interferem na análise de cobalto.
4. Agentes mascarantes reagem com metais formando ligações coordenadas. A quantidade de agente mascarante é proporcional à quantidade de ligações coordenadas possíveis para um elemento. O ferro é um metal hexavalente e capaz de realizar ligação coordenada com a hemoglobina, molécula essencial no transporte de oxigênio. Sobre o ferro, a quantidade de coordenações desse cátion é:
E. seis.
Como destacado no enunciado, o ferro é hexavalente; logo, ele deve realizar seis ligações coordenadas para que seja solubilizado e mascarado por um agente mascarante.
5. Em relação ao mascaramento de cátions, utiliza-se um agente mascarante que se une por ligação coordenada com um cátion metálico. Essa ligação é estável o suficiente para que o cátion tenha suas propriedades químicas inibidas e, assim, não reaja de forma normal com agentes precipitantes clássicos. Assinale a teoria que explica esse tipo de situação:
B. O agente mascarante funciona como base de Lewis, doando elétrons que se ligam com o cátion metálico em um número definido pela quantidade de coordenações do cátion.
O agente mascarante possui átomos doadores de elétrons. Em sua estrutura, esses átomos apresentam par de elétrons livres capazes de se ligarem a um cátion que apresenta falta de elétrons. Por exemplo: o NH3 possui uma par de elétrons do nitrogênio, assim como o CH3—NH2 também possui um par de elétrons; logo, os dois compostos podem ser diferentes, mas se comportam de forma semelhante como base de Lewis.