Estudo dos cátions

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RESUMO - ESTUDO DOS CÁTIONS
	Regras de Solubilidade:
Todos os sais de metais alcalinos são solúveis;
Todos os sais de amônio são solúveis;
Os sais contendo os ânions NO3-, CℓO3-, C2H3O2- são solúveis (exceto acetato de prata e perclorato de potássio que são pouco solúveis);
Os cloretos, brometos e iodetos são solúveis, exceto os de Ag+, Pb2+ e Hg22+ (PbCℓ2 é solúvel a quente);
Os sulfatos são solúveis, exceto os de Pb2+, Sr2+ e Ba2+. Os sulfatos de cálcio e de prata são pouco solúveis;
Óxidos de Ca2+, Sr2+ e Ba2+ são os únicos óxidos solúveis. Em contato com a água, os óxidos se hidrolisam formando hidróxidos: 
Os hidróxidos são insolúveis, exceto os de metais alcalinos, Ba2+ e Sr2+. O Ca(OH)2 é ligeiramente solúvel;
Os carbonatos, fosfatos e sulfitos são insolúveis, exceto os NH4+ e metais alcalinos;
Os sulfetos são insolúveis, exceto os de NH4+ e metais alcalinos.
	ANÁLISE DE CÁTIONS
GRUPO I: são cátions que precipitam na forma de CLORETO.
Cátions: Ag+	Pb2+	Hg22+
Reagente do grupo: HCℓ diluído a frio.
Diluído – para não formar clorocomplexos que são solúveis;
A frio – PbCℓ2 é solúvel a quente; 
Água quente + banho-maria: O cloreto de chumbo se solubiliza a quente e fica no decantado, sendo detectado ao adicionar KI e a solução apresentar precipitado amarelo;
A adição de NH4OH concentrado ao precipitado pode gerar um ppt cinza a preto (Hg0 + HgNH2Cℓ) e o sobrenadante pode conter [Ag(NH3)2]+, complexo solúvel que ao adicionarmos HNO3 concentrado, precipita AgCℓ.
Fotorredução: ação da luz na redução do Nox da prata, formando um composto preto que se pode confundir com o precipitado preto do HgNH2Cℓ. 
GRUPO II: são cátions que precipitam na forma de SULFETO.
Reagente do grupo: H2S em meio ácido.
Cátions: Pb2+	As3+	 As5+ Sn2+ Sn4+ Cu2+
Os sais desse grupo apresentam baixos valores de Kps, logo é necessária uma menor concentração de sulfeto: Kps↓ = [cátion]x[S2-]↓
De acordo com o Principio de Le Chatelier, se elevamos a concentração dos produtos, deslocamos o equilíbrio para a “formação” de reagentes. Com o meio acido, a concentração de H+ é elevada, e o equilíbrio é deslocado para a manutenção do H2S, reduzindo a concentração de sulfeto.
H2S é obtido através da hidrólise da tioacetamida.
O polissulfeto solubiliza SnS e As2S3, deixando CuS ainda precipitado (seguir esquema da página 18)
Obs: ACREDITO que, na prova prática, não haverá íons arsênio nem estanho, restando apenas cátion cobre como possibilidade no grupo II. O cátion chumbo também tem características do grupo II, mas ele é rapidamente identificado nos testes do grupo I.
Eliminação de H2S:
- umedecer papel de filtro retangular com acetato de chumbo e colocar na superfície do tubo em aquecimento. Se houver formação de uma marca marrom/preta, ainda há gás sulfídrico; OU
- transferir o líquido para um béquer e levar a aquecimento até a secura, recuperar com água.
GRUPO III: são cátions que precipitam na forma de HIDRÓXIDO e SULFETO.
	
	
SUBGRUPO III-A
Reagente do grupo: NH4Cℓ + NH4OH diluído (tampão alcalino).
Cátions: Fe3+	Aℓ3+	Cr3+
Pelo efeito do íon comum, a concentração de OH- é reduzida, já que o excesso de amônio desloca o equilíbrio para a manutenção de NH4OH.
O tampão tem a função de fazer a manutenção do pH em uma faixa desejada para trabalhar. Neste caso, o tampão alcalino mencionado vai manter o pH em uma faixa alcalina para a precipitação dos hidróxidos desse grupo. Caso o pH aumente demais, os cátions Aℓ3+ e Cr3+ formam complexos solúveis em virtude do excesso de hidroxila.
	SUBGRUPO III-B
Reagente do grupo: H2S + NH4OH diluído.
Cátions: Ni2+	Co2+	Mn2+	Zn2+
Os sais desse grupo apresentam elevados valores de Kps, logo é necessária uma maior concentração de sulfeto: Kps↑ = [cátion]x[S2-]↑
De acordo com o Princípio de Le Chatelier, se diminuímos a concentração dos produtos, deslocamos o equilíbrio para a formação desses produtos. Com o meio básico, a concentração de H+ é reduzida em virtude da presença de OH-, e o equilíbrio é deslocado para a ionização do H2S, aumentando a concentração de sulfeto.
Testes específicos (pagina 14): podem ser feitos direto na amostra
Níquel: item 11 
Ferro: item 8
Manganês: item 10
Cromo: item 9
Cobalto: item 12
GRUPO IV: são cátions que precipitam na forma de CARBONATO.
Reagente do grupo: (NH4)2CO3
NH4Cℓ + NH4OH diluído (tampão alcalino levemente básico).
Cátions: Ba2+	Ca2+	Sr2+
Meio levemente básico: aumento da concentração de carbonato.
O tampão é para garantir a quantidade necessária de OH​-, para que o cátion magnésio não precipite como Mg(OH)2.
O cátion magnésio também precipita na forma de carbonato. Para evitar isso, utilizamos excesso de NH4+.
Pelo efeito do íon comum, o excesso de NH4+ proveniente da adição de carbonato de amônio e de cloreto de amônio, desloca o equilíbrio para a manutenção de hidróxido de amônio, reduzindo a concentração de OH- no meio, o que garante a presença de ânions carbonato (estes não existem em meios acidificados) e também, a baixa concentração de hidroxila é tal que não se atinge o Kps do Mg(OH)2, logo ele não precipitará.
O excesso de amônio também resulta na diminuição da concentração de carbonato de maneira tal que não é possível alcançar o Kps do MgCO3.
Tampão: HAc + NH4Ac para precipitar BaCrO4 = tampão ácido
em pH > 7 predomina CrO42-
em pH < 7 predomina Cr2O72-
Hidrólise do cromato: 
Se o pH > 7 tem-se o excesso de OH‑ no meio, assim, pelo efeito do íon comum, o equilíbrio da reação acima é deslocado para a manutenção dos produtos.
Hidrólise do dicromato: 
Se o pH < 7, há excesso de H+ no meio, assim, pelo efeito do íon comum, o equilíbrio da reação acima é deslocado para a manutenção dos produtos.
CONCLUSÃO: com base no que foi supracitado, o tampão tem o objetivo de reduzir um pouco a concentração de H+ (efeito do íon comum e Le Chatelier), mas mantendo o pH ácido. Com isso, com a adição de K2Cr2O7, temos íons dicromato no meio reacional, mas como pH está ácido, o equilíbrio é deslocado para a formação de cromato, que ao encontrar com os íons bário, precipitam na forma de cromato de bário (BaCrO4 – amarelo)
GRUPO V: Chamados também de Cátions Solúveis. A maioria dos sais cujos cátions pertencem a esse grupo, são solúveis.
ESSE GRUPO NÃO POSSUI REAGENTE DE GRUPO. SÃO FEITOS TESTES DE IDENTIFICAÇÃO.
Cátions: NH​4+	Mg2+	Na+	K+
Teste do amônio: Aderir papel de tornassol rosa no vidro de relógio. Adicionar 10 gotas de amostra + 10 gotas de NaOH em um béquer pequeno. Tampar de imediato. Se necessário aquecer. Se for observada a mudança de rosa para azul, há íon amônio na amostra. 
OBS: Deve ser o primeiro a ser realizado em uma marcha analítica, pois ao longo dos experimentos com outros grupos adiciona-se reagentes a base de amônio (NH4OH, NH4Cℓ, (NH4)2CO3, NH4Ac, etc)
Teste do magnésio: adicionar NaOH até precipitação. Juntar gotas de Magneson. Se for observada uma laca azul aderida ao precipitado, tem-se ion magnésio na amostra.
Teste do Potássio: adicionar gotas de HCℓO4 e atritar as paredes. Se houver formação de precipitado branco, há íons potássio na amostra. Caso deseja, faça também o teste com ácido pícrico, que resultará em um precipitado amarelo se houver presença de de potássio na amostra.
 Teste do Sódio: 10 gotas de uranil-acetato de zinco e 10 gotas de etanol (o álcool etílico diminui a energia de solvatação). Verificar turbidez ou precipitado amarelo se tiver íons sódio na amostra.
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