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Relatório de Química Analítica Qualitativa: Cátions do grupo I

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Reações de identificação de cátions do grupo I (Na+, K+ e NH4+)
Introdução:
	A Química Analítica é o ramo da química que envolve a separação, identificação e determinação das quantidades relativas dos componentes de uma amostra. Seu objetivo é desenvolver métodos para a determinação da composição química dos materiais e o estudo da teoria em que se baseiam esses métodos.
	A Química Analítica está dividida em duas partes: 
- Química Analítica Qualitativa: Identifica os tipos de elementos, íons e moléculas que constituem a amostra.
- Química Analítica Quantitativa: Determina a quantidade de cada um desses elementos.(1)
	Dentro da Química Analítica Qualitativa estão as reações que irão identificar os cátions do Grupo I (metais alcalinos), são eles: íons Sódio (Na+), íon Potássio (K+) e íon Amônio (NH4+). Os íons dos metais alcalinos Na+ e K+ são os maiores cátions do período à que pertencem, possuem carga pequena e a estrutura de gás nobre. Por esses motivos, têm uma fraca atração por ânions e moléculas, e como consequência a maioria de seus sais são solúveis em água e seus íons raramente formam complexos. O íon amônio está incluído neste grupo porque apresenta propriedades semelhantes. Este grupo de cátions não possui um reagente específico para separá-los e a identificação de cada um deve ser feita numa solução contendo todos os íons sem prévia separação. (4)
Propriedades dos cátions do grupo I
	Sódio: O Sódio  é um metal prateado e branco, de textura macia e brilhante, capaz de, em contato com a água, decompô-la e dar origem a um hidróxido, liberando oxigênio  sob violenta reação. É sempre encontrado na natureza em alguma combinação com diversos elementos, em numerosos compostos naturais, como por exemplo o sal de cozinha (NaCl, cloreto de sódio). Em verdade, o sódio é bastante reativo, formando diversos compostos com vários agentes químicos inorgânicos e orgânicos. Reconhecido como o sexto elemento em abundância na natureza, o sódio constitui 2,6% da composição da crosta terrestre, sendo também o mais abundante dos elementos do grupo de metais alcalinos. Possui ainda a propriedade de conduzir facilmente o calor e a eletricidade, proporcionando assim uma terceira característica, a de exibir o efeito fotoelétrico, ou a capacidade de emitir elétrons quando em exposição à luz.(2) Os sais de sódio são de coloração branca, tipicamente solúveis em água. Em solução aquosa são quimicamente inertes e não são reduzidos a seus íons metálicos. O hidróxido de sódio é muito solúvel em água e é uma fonte comum de íons OH-. Os sais e sódio frequentemente cristalizam-se como hidratos.(4)
	Potássio: É um metal de cor branco-prateado e mole. O elemento mais abundante da litosfera, representando cerca de 2,4 da composição da crosta terrestre. Não encontra-se livre na natureza, sendo que a maioria dos minerais de potássio é insolúvel, e o metal só pode ser obtido com grande dificuldade. Algumas variedades como a silvita (cloreto de potássio, KCL) e carnalitta (cloreto hidratado de potássio e magnésio(KMgCl3).6H2O) dispõem de seus sais em abundância, que podem ser facilmente extraídos.(3) As propriedades gerais dos sais de potássio são similares às do sódio. São geralmente brancos e solúveis em água. O hidróxido de potássio é muito solúvel em água e é uma base forte.(4)
	Íon Amônio (NH4+): Embora o íon amônio não seja um cátion metálico, seus sais possuem propriedade semelhante ás dos metais alcalinos e são geralmente incluídos neste grupo no esquema de análise qualitativa. Seus sais são de coloração branca e solúveis em água.(4)
Objetivo:
Identificar os cátions do grupo I
Materiais e reagente:
4 tubos de ensaio Cloreto de Amônio 0,2M
Bico de Bunsen Hidróxido de sódio 4M
Papel de tornassol vermelho Haste de Platina
Banho Maria (para aquecer o tubo de ensaio) Ácido clorídrico concentrado
Cloreto de Potássio 0,2M água destilada
Ácido Acético 3M
Acetato de Sódio 3M
Solução de cobaltinitrito de sódio 0,2M
Ácido perclórico 20%
Procedimento:
1. Reações do íon Potássio, k+
1.1. Reação com Cobaltinitrito de Sódio
Colocou-se três gotas de uma solução de cloreto de potássio 0,2M, três gotas de ácido acético 3M e três gotas de acetato de sódio 3M em um tudo de ensaio. Adicionou-se seis gotas de solução de cobaltinitrito de sódio 0,2M, recentemente preparada. Deixou-se repousar por alguns minutos.
1.2. Reação com Ácido Perclórico
Adicionou-se a um tubo de ensaio três gotas de uma solução de cloreto de potássio 0,2M e cinco gotas de uma solução de ácido perclórico 20%. Deixou-se repousar por um minuto.
1.3. Prova de Chama para identificar o íon potássio, K+
Mergulhou-se a haste de platina em um recipiente contendo ácido clorídrico e depois em outro recipiente contendo o íon potássio. Após isso, colocou-se a haste na chama do bico de Bunsen e observou-se a cor da chama.
2. Reações do íon amônio, NH4+
2.1. Reação com Cobaltinitrito de sódio
Repetiu-se o mesmo procedimento usado com o potássio. Usou-se uma solução de cloreto de amônio para fazer o teste no lugar da solução de cloreto de potássio. Deixou-se a solução em repouso por alguns minutos. 
2.2. Reação com Base forte
Adicionou-se em um tubo de ensaio três gotas de solução de cloreto de amônio 0,2M e oito gotas de solução de hidróxido de sódio 4M. Aqueceu-se em banho Maria o tubo de ensaio e colocou-se o papel de tornassol vermelho umedecido com água destilada sobre o tubo e testou-se a amônia desprendida. 
3. Reações do íon Sódio, Na+
3.1. Prova de Chama para identificar o íon Sódio, Na+
Mergulhou-se a haste de platina em um recipiente contendo ácido clorídrico e depois em outro recipiente contendo o íon sódio. Após isso, colocou-se a haste na chama do bico de Bunsen e observou-se a cor da chama.
Resultados e discussões:
1. Reações do íon Potássio, k+
1.1. Reação com Cobaltinitrito de Sódio
Após o repouso do tubo de ensaio por alguns minuto observou-se no fundo do tubo a formação de um precipitado amarelo. Esse precipitado amarelo é o cobaltinitrito, o que indica a presença do íon potássio.
A reação da precipitação do cobaltinitrito de sódio é dada pela seguinte equação:
3k+ + [Co(NO2)6 3-] → K3[Co(NO2)6] (s)
	A finalidade de se fazer a precipitação dos íons potássio com cobaltinitrito de sódio num meio tamponado com ácido acético e acetato de sódio é evitar que num meio fortemente ácido ocorra a decomposição do reagente:
3NO2 - + 2H+ → 2NO + H2O + NO3 -
2NO + O2 → 2NO2
1.2. Reação com Ácido Perclórico
	Após um minuto de repouso observou-se a formação de um precipitado branco. Esse precipitado branco é o perclorato de potássio, KClO4, e indica a presença do íon potássio.
A reação da precipitação do perclorato de potássio é dada pela seguinte equação:
K+ + ClO4 - → KClO4(s)
1.3. Prova de Chama para identificar o íon potássio, K+
	Observou-se que a chama tornou-se lilás, o que indicou a presença do íon potássio. Usou-se o ácido clorídrico na haste devido a volatilidade dos cloretos de metais alcalinos.
2. Reações do íon amônio, NH4+
2.1. Reação com Cobaltinitrito de sódio
	Após alguns minutos observou-se a formação de um precipitado amarelo, com características idênticas ao do precipitado formado com o íon potássio.
	O íon amônio com o cobaltinitrito forma um precipitado, o que evidencia a presença do íon amônio. A equação é descrita da seguinte forma:
3NH4 + + [Co(NO2)6 3- ↔ (NH4)3[Co(NO2)6](s)
2.2. Reação com Base forte
	Observou-se que o papel de tornassol vermelho adquiriu coloração azul, o que indicou a presença do íon amônio. O excesso da base forte (hidróxido de sódio 4M) converte o íon amônio à amônia, NH3. Quando aqueceu-se a solução alcalina o gás NH3 foi liberado e detectou-se sua presença através do papel de tornassol vermelho que tornou-se azul.A reação envolvida no processo é expressa pela seguinte equação:
NH4+ + OH- ↔ NH3 + H2O
3. Reações do íon Sódio, Na+
3.1. Prova de Chama para identificar o íon Sódio, Na+
Observou-se que a chama tornou-se amarela, o que indicou a presença do íon sódio. Usou-se o ácido clorídrico na haste devido à volatilidade dos cloretos de metais alcalinos.
Conclusão:
	Conclui-se que mesmo que os cátions do grupo I não apresentem um reagente de grupo, é possível analisar a presença dos cátions Na+, K+ e NH4+ em uma amostra de outras formas. No caso do íon Sódio Na+ e Potássio K+, eles foram detectados através do teste de chama. A reação com Cobaltinitrito de Sódio detecta o íon NH4+ e o íon K+. Pode-se obter também o íon K+ pela reação com o ácido perclórico e o íon NH4+ pela adição de uma base forte em excesso.
Bibliografia:
 http://www.ufjf.br/baccan/files/2011/05/Aula-1-Introdu%C3%A7%C3%A3o-%C3%A0-Qu%C3%ADmica-Anal%C3%ADtica_2012.pdf (1)
http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/sodio/ (2)
http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/potassio/ (3)
http://wwwp.fc.unesp.br/~galhiane/cations_do_grupo_i.htm (4)

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