RELATÓRIO 5 - ANÁLISE DE CÁTIONS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
QUI106 – QUÍMICA TECNOLÓGICA
	
PRÁTICA Nº 5 – ANÁLISE DE CÁTIONS
 Maria Theresa Franco Tormin matrícula: 75039
 Matheus da Silveira Lessa matrícula: 75061
 Ronney Petyk Maniçoba matrícula: 75024
 
VIÇOSA, MG
JANEIRO/2013
I – INTRODUÇÃO
Os cátions são íons com carga positiva, ou seja, átomos que perderam elétrons da sua última camada eletrônica. Formam cátions os metais (alcalinos, alcalinos terrosos, dentre outros).
A análise de cátions visa identificar a composição qualitativa (elementos ou íons presentes) em determinada substância através do comportamento macroscópico desta (alterações na coloração, formação de precipitado, entre outros) em reações químicas. Para isso, é necessária uma divisão inicial destes em cinco grupos, utilizando como critério a precipitação de cátions em determinados reagentes. 
Os cátions do grupo I são aqueles que formam precipitado na presença de HCl (ácido clorídrico) diluído, formando certo sólido de coloração branca. Os do grupo II não reagem com o ácido clorídrico, porém formam precipitado com ácido sulfídrico diluído. O grupo III é composto por cátions que formam precipitado com sulfeto de amônio e os do grupo IV com carbonato de amônio na presença de cloreto de amônio em meio neutro ou levemente ácido. Os cátions do grupo V são solúveis nos precipitados dos outros grupos, não apresentando um reagente geral.
Nos casos em que a identificação de um cátion específico não é possível na mistura é necessário a obtenção deste individualmente. Isso ocorre através de processos que são específicos de cada grupo. 
A prática em questão visa separar e identificar os cátions Fe3+, Al3+ e Cr3+ – que pertencem ao grupo III (subgrupo A) – presentes em uma amostra. Obs.: Cátions dos grupos I e II já foram separados da amostra.
II - OBJETIVO
O objetivo desta prática é separar e identificar os íons Fe3+, Al3+ e Cr3+ em uma amostra que contém cátions dos grupos IIIA, IIIB, IV e V. A separação será feita através de reações químicas específicas e outros processos como filtração e aquecimento.
III – MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais:
2 béqueres de 50 mL;
1 béquer de 100 mL;
Bastão de vidro;
Chapa aquecedora;
Funil de vidro;
Haste universal com garras;
Papel filtro;
Espátula;
Tubos de ensaio;
Conta-gotas;
Proveta graduada – 10mL;
Pisseta com água destilada;
Reagentes:
Solução que contém os cátions do grupo IIIA;
Solução de NH3 / NH4Cl;
NH3 (7 mol/L);
NaOH (4 mol/L);
H202 a 3% (água oxigenada 10 volumes);
HCl (6 mol/L);
KSCN (1 mol/L);
NH4OH;
CH3COOH (8,5 mol/L);
Solução de BaCl2 (0,1 mol/L);
Método:
Coloca-se 5 mL da solução que contém os íons do grupo III em um béquer de 50 mL juntamente com 5 mL de água destilada, 10 mL de solução de NH3 / NH4Cl (pH próximo de uma solução tampão) e 5 mL de NH3. Aquece-se ligeiramente o béquer e filtra-se a mistura em seguida. Após isso, deve-se verificar se a precipitação foi completa, adicionando algumas gotas de NH3 ao filtrado e observando se ocorre precipitação. Em seguida, descarta-se o filtrado.
Com a espátula, o precipitado retido no papel de filtro é transferido para um béquer e adiciona-se 5 mL de NaOH 5 mol/L e 5 mL de água oxigenada a 3% (10 volumes). Aquecer o béquer e deixar ferver por alguns minutos a fim de eliminar o excesso de H202. Filtra-se a mistura e lava-se o precipitado com água quente, descartando-o em seguida. O precipitado retido no papel contém Fe(OH)3 sólido e o filtrado os ânions AlO2- e CrO42-. Divide-se o filtrado em dois tubos de ensaio para posterior análise da presença do Al3+ e Cr3+ (*).
- Confirmação da presença de Fe3+:
Em um béquer dissolve-se o precipitado com HCl. A reação do Fe3+ com o ânion SCN- (proveniente do KSCN) forma uma substância de coloração vermelha intensa pela presença do [Fe(SCN)6]-3.
- Confirmação da presença do Al3+ e Cr3+:
A identificação destes cátions não necessita da separação dos mesmos. Em um dos tubos de ensaio que contém solução com AlO2- e CrO42- (*) adiciona-se HCl (verifica-se a “saída de fumaça”) e NH4OH, o que gera a precipitação do Al3+ na forma de Al(OH)3 – possui aspecto branco e gelatinoso. 
Ao segundo tubo de ensaio é adicionado CH3COOH e solução de BaCl2. A presença do cátion CrO42- é identificada através da formação de um precipitado amarelo.
III – RESULTADOS E DISCUSSÃO
Pôde ser confirmada a presença do íon Fe3+ na amostra através da cor que se observou após dissolver o filtrado em HCl e reagir com o SCN. Isso ocorre devido a formação do [Fe(SCN)6]-3. Na figura abaixo podemos visualizar a coloração vermelha escura:
Já no teste para a presença do cátion Al3+ no primeiro tubo de ensaio, observa-se a formação de precipitado após a adição de HCl e NH4OH. O precipitado apresenta um aspecto branco e gelatinoso, o qual não é tão evidente devido à coloração amarela da solução que o contém. Tais características podem ser visualizadas na imagem a seguir:
No segundo tubo de ensaio, após a adição de CH3COOH e solução de BaCl2 notamos a formação do precipitado (CrO42-). Tal precipitado não é muito visível, porém ao colocarmos o tubo de ensaio com a amostra contra a luz, vemos certo “pó amarelo”, bem fino.
IV – CONCLUSÃO:
A prática realizada objetivou analisar e separar os cátions Fe3+, Al3+ e Cr3+ presentes em uma amostra. As técnicas utilizadas para a análise de tais cátions se mostraram eficientes, apresentando evidências macroscópicas bastante visíveis (principalmente com relação às mudanças de colorações) da presença de tais íons na amostra inicial.
Pequenas diferenças nas cores esperadas são completamente entendíveis, uma vez que os experimentos não foram realizados com elevado rigor (em alguns casos, por exemplo, não se menciona na descrição da prática pela apostila a quantidade exata de determinado reagente) e a concentração de certos reagentes pode não estar padronizada.
Os resultados obtidos foram os esperados, o que demonstra a validade da análise mencionada e o bom desenvolvimento da prática.
V – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Apostila de Práticas de Química Tecnológica (QUI 106) – UFV;
http://www.brasilescola.com/
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAud4AK/analise-cations
RUSSEL, J. Química geral. 2. ediçao. São Paulo: Pearson Education, 1994.