Análise do Ba-Mg_230531_131950

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Texto Revisado e Atualizado pela Profª Marta Pinheiro 
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS 
FACULDADE DE QUÍMICA 
DISCIPLINAS: LABORATÓRIO DE QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA(EN-03091) 
 ANÁLISE QUÍMICA QUALITATIVA (EN-03045) 
 
 
TEXTO Nº 6: ANÁLISE SISTEMÁTICA DO GRUPO DO BÁRIO - MÁGNÉSIO 
 
6.1 CONSIDERAÇÕES TEÓRICAS 
 
Constituem o Grupo do Bário-Magnésio (ou Grupo Solúvel) os seguintes cátions: Ba2+, Ca2+, 
Mg2+, Na+, K+ e NH4
+. Estes íons por não precipitarem como cloretos, sulfetos, ou hidróxidos, são 
deixados em solução após a separação de todos os outros cátions. Os íons deste grupo, quase não 
formam compostos insolúveis. Como conseqüência, na identificação destes cátions as reações de 
precipitação são de menor importância que os testes de chama e outros tipos de testes 
confirmatórios. Os cátions do Grupo do Bário-Magnésio formam um número pequeno de complexos 
estáveis, não são facilmente oxidados ou reduzidos, e suas soluções bem como as maiorias de 
seus compostos são incolores. O íon amônio, por apresentar a mesma carga e quase o mesmo raio 
iônico que os íons sódio e potássio, é quimicamente similar a estes íons e, por esse motivo, 
estudado no Grupo do Bário-Magnésio. Na Figura 6.1 é dado o esquema de análise sistemática do 
Grupo do Bário-Magnésio. 
 
Identificação do íon Amônio 
 
Como durante a análise dos cátions dos grupos precedentes se adicionaram sais de 
amônio, a identificação deste íon deve ser realizada em uma porção em separado da amostra 
original. Portanto, o íon amônio não está incluído no esquema sistemático de análise do Grupo do 
Bário-Magnésio. O íon amônio é identificado convertendo-o em amônia por meio de um excesso de 
base forte: 
 
 NH4
+ + OH- ⇆ NH3(g) + H2O 
 
A amônia liberada é então detectada absorvendo-a em papel de tornassol vermelho umedecido, 
que muda de cor para azul. 
 
Separação e Identificação do Bário 
 
 O sulfato de bário é muito insolúvel. Os sulfatos de cálcio, magnésio, sódio, potássio e 
amônio são muito solúveis. A separação do bário dos outros íons do grupo se baseia nesta 
diferença de solubilidade. 
 
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Separação e Identificação do Cálcio 
 
 O oxalato de cálcio é muito insolúvel. Os oxalatos de magnésio, sódio, potássio e amônio 
são muito solúveis. Nesta característica se baseia a separação do cálcio do magnésio, sódio, 
potássio e amônio. A solução da separação do bário é alcalinizada com amônia aquosa e o íon 
cálcio precipitado como oxalato de cálcio (CaC2O4.H2O), branco. O íon cálcio é identificado 
dissolvendo-se o CaC2O4.H2O em ácido clorídrico. Forma-se CaCl2, que dá uma coloração laranja-
avermelhada no teste da chama. 
 CaC2O4.H2O + H+ ⇆ Ca2+ + HC2O4
- + H2O 
 
Identificação do magnésio 
 
 A identificação do íon magnésio é efetuada precipitando-o, como fosfato de magnésio e 
amônio (MgNH4PO4.6H2O), branco, de uma porção da solução amoniacal da separação do cálcio. 
 Mg2+ + NH3 + HPO4
2- + 6 H2O ⇆ MgNH4PO4.6H2O(s) 
 
Esquema de Análise Sistemática do Grupo do Bário-Magnésio 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 6.1. Diagrama de Fluxo da Análise Sistemática do Grupo do Bário-Magnésio 
Solução contendo os íons
Ba2+, Ca2+, Mg2+, Na+, K+ e NH4
+
[(NH4)2SO4 0,2 mol/L]
Ca2+, Mg2+, Na+, K+ e NH4
+
Mg2+, Na+, K+, NH4
+
BaSO4
branco
[(NH4)2C2O4 0,2 mol/L]
[H2O, NaOH]
Evaporar a secura
Chama violeta
K+ presente
[NH3, Na2HPO4]
Mg2+, Na+, K+
NH3(g) Chama amarela
Na+ presente
MgNH4PO4
branco
[HCl 12 mol/L ]
CaC2O4
branco
[HCl 12 mol/L ]
Identificação do NH4
+
Amostra original
Mg+2 presente
Ba+2 presente
NH4
+ presente
Chama vermelha
Ca+2 presente
Solução contendo os íons
Ba2+, Ca2+, Mg2+, Na+, K+ e NH4
+
[(NH4)2SO4 0,2 mol/L]
Ca2+, Mg2+, Na+, K+ e NH4
+
Mg2+, Na+, K+, NH4
+
BaSO4
branco
[(NH4)2C2O4 0,2 mol/L]
[H2O, NaOH]
Evaporar a secura
Chama violeta
K+ presente
[NH3, Na2HPO4]
Mg2+, Na+, K+
NH3(g) Chama amarela
Na+ presente
MgNH4PO4
branco
[HCl 12 mol/L ]
CaC2O4
branco
[HCl 12 mol/L ]
Identificação do NH4
+
Amostra original
Mg+2 presente
Ba+2 presente
NH4
+ presente
Chama vermelha
Ca+2 presente
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Identificação do Sódio e Potássio 
 
 Todos os cátions estudados até agora formam numerosos compostos muito insolúveis; 
vários deles formam íons complexos de colorações características. Por este motivo, suas 
separações e identificações foram relativamente fáceis. O caso do íon sódio e do íon potássio é 
bastante diferente por que cada um desses íons forma só um ou dois compostos suficientemente 
insolúveis para serem considerados em sua separação e identificação. Além disso, estes 
compostos insolúveis não são altamente insolúveis para que os ensaios que proporcionam sejam 
tão sensíveis como os utilizados para os cátions já estudados. Assim, a identificação de sódio e 
potássio mediante testes de precipitação não é muito satisfatório. Afortunadamente, estes 
elementos dão teste de chama que são muito sensíveis e característicos e que podem ser usados 
na sua identificação. A despeito disso, consideraremos alguns ensaios por via úmida que são 
empregados na detecção de sódio e potássio. 
 A solução neste estágio da análise contém íons sódio, potássio e amônio como constituintes 
da amostra original, e uma quantidade elevada de íons amônio introduzidos na precipitação dos 
íons bário e cálcio. Além do mais, por causa do grande volume da solução, a concentração de 
sódio e potássio é relativamente baixa. Como os precipitados usados na identificação de sódio e 
potássio não são muito insolúveis é necessário concentrar a solução por evaporação. Outro fator a 
ser considerado é que a solubilidade dos sais de amônio é quase idêntica a dos compostos de 
potássio, por causa da similaridade de raios iônicos entre K+ e NH4
+. Portanto, o íon amônio deve 
ser removido antes da detecção do potássio. A interferência do íon amônio é eliminada por 
decomposição térmica. 
 
 NH4Cl 

 NH3(g) + HCl(g) 
 (NH4)2SO4 

 2 NH3(g) + SO3(g) + H2O(g) 
 (NH4)2C2O4 

 2 NH3(g) + CO2(g) + H2O(g) 
 
O teste de chama para o sódio dá uma coloração amarelo-ouro persistente, causada pela 
emissão de luz de comprimento de onda entre 589,0 e 589,6 nm. Este teste é altamente sensível e 
permite detectar concentrações de sódio tão baixas como 1 μg/ml (solubilidade do K2NaCo(NO2)6.H2O é cerca de 0,44 mg/ml, permitindo que concentrações de 
potássio muito baixas possam ser detectadas. Os íons interferentes são: (a) o NH4
+, que forma um 
precipitado semelhante, (NH4)2NaCo(NO2)6.H2O; (b) o H+, proveniente de um ácido forte, que 
decompõe o nitrito 
 3 NO2
- + 2 H+ ⇆ 2 NO(g) + NO3
- + H2O 
e reduz o cobalto (III) a cobalto (II), róseo; (c) o OH- de uma base forte, que precipita o Co(OH)3, 
negro e (d) os agentes oxidantes ou redutores, que destroem o reagente. 
 
6.2 PARTE EXPERIMENTAL 
 
Procedimento 1: Identificação do Íon Amônio 
 
 Transfira 6 gotas da solução amostra original para uma caçarola de porcelana. Umedeça 
uma tira de papel de tornassol vermelho com água destilada e fixe-a na parte convexa de um vidro 
de relógio pequeno. Adicione 6 gotas de NaOH 6 mol/L à solução na caçarola, e imediatamente 
cubra a caçarola com o vidro de relógio, pelo lado contendo o papel de tornassol. Uma mudança de 
cor do papel de tornassol para azul confirma a presença do íon amônio Figura 6.2 (nota 1). 
 
 
 
 
 
 Figura 6.2. Teste de identificação do íon amônio 
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Procedimento 2 : Separação e Identificação do Bário 
 
 Transfira 8 gotas da solução amostra para um tubo de centrífuga, adicione uma gota de 
(NH4)2SO4 0,2 mol/L e misture bem. Um precipitado branco de sulfato de bário (BaSO4) indica a 
presença de Ba2+. Continue adicionando (NH4)2SO4 0,2 mol/L, gota a gota e com agitação, até 
precipitação completa do BaSO4. Centrifugue a mistura, transfira o decantado para outro tubo e 
guarde-o para o procedimento 3. 
 
Procedimento 3 : Separação e Identificação do Cálcio 
 
 Ao decantado proveniente do procedimento 2 (que pode conter Ca2+, Mg2+, Na+, K+ e NH4
+) 
adicione NH3 6 mol/L gota a gota e com agitação, até reação básica ao papel de tornassol. Então 
adicione uma gota de (NH4)2C2O4 0,2 mol/L e misture bem. Um precipitado branco de oxalato de 
cálcio (CaC2O4.H2O) indica a presença de Ca2+ (nota 2). Continue adicionando (NH4)2C2O4 0,2 
mol/L, gota a gota e com agitação, até precipitação completa do CaC2O4. Centrifugue a mistura, 
transfira o decantado para outro tubo e guarde-o para o procedimento 4. 
 
Procedimento 4 : Separação e Identificação do Magnésio 
 
 Divida o decantado proveniente do procedimento 3 (que pode conter Mg2+, Na+, K+ e NH4
+) 
em duas frações, reservando uma delas para a análise de sódio e potássio segundo o 
procedimento 5. Trate a outra fração com uma gota de NH3 15 mol/L e 4 gotas de Na2HPO4 0,5 
mol/L, misture e friccione internamente as paredes e o fundo do tubo, com um bastão, para induzir 
a precipitação. Aqueça o tubo por 30 segundos no banho-maria e deixe-o em repouso por um 
minuto. O aparecimento de um precipitado branco cristalino de fosfato de magnésio e amônio 
(MgNH4PO4.6H2O) indica a presença de magnésio. 
 
Procedimento 5: Identificação do Sódio e Potássio 
 
 Transfira a outra fração do decantado proveniente do procedimento 3 para uma caçarola de 
porcelana, evapore até a secura e calcine o resíduo na temperatura da chama (nota 4) até que a 
ausência de fumos brancos ou vapor indique que todos os sais de amônio se sublimaram (nota 5). 
 Identificação do sódio: Deixe esfriar, adicione ao resíduo sólido, 5 gotas de água ao 
resíduo e friccione o fundo da cápsula com um bastão de vidro por dois minutos. Transfira a mistura 
para um tubo de centrífuga e, se necessário, centrifugue. Transfira 2 gotas do líquido sobrenadante 
para um tubo de centrífuga seco, adicione 2 gotas de solução de acetato de zinco e uranila, misture 
completamente e deixe em repouso por 5 minutos. A formação de um precipitado amarelo pálido 
cristalino [NaZn(UO2)3(C2H3O2)9] confirma a presença de sódio (nota 6). 
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 Identificação do potássio: Transfira o resto do líquido sobrenadante para outro tubo de 
centrífuga seco, adicione uma gota de CH3COOH 6 mol/L e misture. Em seguida adicione 2 gotas 
de solução de cobaltinitrito de sódio, Na3Co(NO2)6, misture bem e deixe em repouso por 5 minutos 
(nota 7). Um precipitado amarelo [K2NaCo(NO2)6.H2O] confirma a presença de potássio. 
 
NOTAS 
1. Ao ensaiar o desprendimento de NH3 gasoso, o papel de tornassol não deve tocar a caçarola (ou 
cápsula, pois pode contaminar-se com NaOH). 
2. O oxalato de cálcio devido ser um sal de um ácido moderadamente fraco, é solúvel em ácidos 
fortes. Portanto, a solução deve ser básica quando se precipita o CaC2O4.H2O. 
3. Efetue o teste de chama da seguinte maneira: limpe um fio de platina (ou de Nicrômio) 
mergulhando-o em HCl 12 mol/L e, em seguida, aquecendo-o na chama até ficar ao rubro. Repita o 
tratamento até o fio não colorir mais a chama não luminosa do bico de gás. Em seguida, introduza o 
fio de platina na solução-problema, recoloque-o na chama não luminosa e observe o aparecimento 
de alguma coloração. 
4. Se a solução começar a salpicar, retire-a da chama por alguns segundos. Mantenha a caçarola 
bem acima da chama e rodopie-a com firmeza. 
5. A não remoção total dos sais de amônio levará a um falso teste para o potássio, mas se for 
usada temperatura demasiadamente elevada, os sais de metais alcalinos fundem-se com o esmalte 
da porcelana acarretando perdas. 
6. Um precipitado volumoso, neste ponto, costuma ser (NH4)2NaCo(NO2)6.H2O, que é indistinguível 
do composto de potássio se os sais de amônio não tiverem sido completamente removidos. 
7. O reagente cobaltinitrito de sódio é instável. A coloração da solução deveria ser ambar-
avermelhado forte. Soluções amarelo-claras ou róseas devem ser abandonadas. Teste o reagente 
com uma solução padrão de potássio se tiver dúvida quanto à validade. 
 
 
 
REAGENTES NECESSÁRIOS PARA A EXECUÇÃO DO EXPERIMENTO 
 
Ácidos: HCl 6 mol/L e 12 mol/L; CH3COOH 6 mol/L 
Bases: NaOH 6 mol/L; NH3 6 mol/L e 15 mol/L 
Sais: Na2HPO4 0,5 mol/L; (NH4)2C2O4 0,2 mol/L; (NH4)2SO4 0,2 mol/L; K2CrO4 0,5 mol/L 
Outros reagentes: Acetato de zinco e uranila; Cobaltinitrito de sódio 0,33 mol/L 
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QUESTIONÁRIO DE VERIFICAÇÃO DE APRENDIZÁGEM 
 
Ao término desta unidade, após estudar o texto atentamente, o aluno deverá ser capaz de: 
 
1. Citar os cátions que constituem o grupo do bário-magnésio. 
2. Explicar em que se baseia a identificação do íon amônio, dando a equação da reação que ocorre 
neste teste. 
3. Explicar em que se baseia a separação do bário do cálcio, magnésio, sódio, potássio e amônio. 
4. Explicar em que se baseia a identificação do íon bário, dando a equação da reação que ocorre 
neste teste. 
5. Explicar em que se baseia a separação do cálcio do magnésio, sódio, potássio e amônio. 
6. Explicar em que se baseia a identificação do íon cálcio. 
7. Explicar em que se baseia a separação do magnésio do sódio, potássio e amônio. 
8. Explicar em que se baseia a identificação do íon magnésio. 
9. Dizer de que é constituída a solução após a identificação do íon cálcio. 
10. Desenvolver esquemas abreviados para análise das seguintes amostras, omitindo as etapas 
desnecessárias: 
(a) Uma solução contendo Ba2+, Ca2+ e K+ (c) Uma solução contendo Ba2+, Mg2+ e Na+ 
(b) Uma solução contendo Ag+, Ni2+ e Ca2+ (d) Uma solução contendo Bi3+, NH4
+ e Mg2+