Gabarito Exerc. Cátions

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QUESTÃO 1 
 Durante a marcha analítica, são usados reagentes compostos de amônio (NH4OH, 
NH4CO3 e NH4Cl). Se o teste de identificação do amônio for efetuado no fim da marcha, 
após todos esses compostos serem inseridos na amostra, ocorrerá confirmação do 
cátion mesmo que na amostra original ele não esteja presente. 
QUESTÃO 2 
Uma pequena alíquota da amostra é colocada em um béquer e é adicionado excesso 
de hidróxido concentrado (NaOH ou KOH). Em seguida o béquer é tampado, por 
exemplo, com vidro de relógio contendo papel tornassol rosa umedecido voltado para 
o interior do béquer. Considerando que íon NH4
+ coexiste com NH3 em solução aquosa 
obedecendo à equação: 
NH3(g) + H2O(l) ⇌ NH4
+
(aq) + OH
-
(aq) 
 A adição da base forte aumenta [OH-], consumindo NH4
+. O deslocamento do 
equilíbrio favorece o desprendimento de gás alcalino NH3. Ao entrar em contato com o 
tornassol umedecido, a amônia se dissocia mudando a cor do papel de rosa para azul, 
confirmando a presença do íon NH4
+ na amostra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Observar que, em meio ácido, o tornassol permanece rosa. A cor azul ocorre em pH 
alcalino. Nesse caso, o NH3 desprendido entra em contato com o papel umedecido e se 
dissocia, gerando NH4
+ e OH- (hidroxila liberada aumenta o pH e o papel se torna azul). 
 
Tornassol rosa 
Alíquota da amostra original 
Adição de NaOH 
Amostra + Excesso de NaOH 
Tornassol azul 
QUESTÃO 3 
Observando que o Cu2+ pertence ao grupo II enquanto o Ni2+ pertence ao III.B, é 
esperado que o Kps do NiS seja maior que o Kps do CuS [detalhes no gabarito da 
questão 4]. Portanto, Kps do NiS está errado. 
Confrontando novamente as tabelas, há um problema quanto à solubilidade dos 
cromatos de bário e cálcio. Dos metais alcalino-terrosos, o bário é o único cátion que 
precipita expressivamente em forma de cromato. [Inclusive, essa característica é 
explorada na separação dos precipitados do grupo IV]. Portanto, o Kps do CaCrO4 
está errado. 
 
 
QUESTÃO 5 
 
A) H3CC(S)NH2 + H2O ⇌ H3CCONH2 + H2S↑ 
 
B) O pH age regulando a concentração de sulfeto na solução. Observando a relação: 
H2S ⇌ H
+ + HS- ⇌ 2H+ + S2- 
 Em meio ácido, [H+] é alta e, portanto, a dissociação do H2S é desfavorecida. Por 
conseguinte, a [S2-] é baixa e somente os cátions com Kps muito baixo precipitar-se-ão. 
Em meio alcalino, o efeito é contrário e [S2-] é elevada devido ao favorecimento da 
dissociação do gás sulfídrico. Se o Kps desses sais é baixo o suficiente para precipitar 
em baixa quantidade de sulfeto, então em meio alcalino esses mesmos sais precipitam 
facilmente pela elevada quantidade. 
Esse princípio é usado para separar os cátions do grupo II (que são menos solúveis) 
do grupo III.B (mais solúveis e precisam de uma concentração de S2- maior para 
precipitar). 
 
C) Haveria. Por pertencer ao grupo II, ele é facilmente precipitado na forma de sulfeto 
mesmo quando [S2-] é baixa. Em meio alcalino, condição na qual [S2-] é mais alta, a 
precipitação ocorre. 
 
 
 
 
 
QUESTÃO 5 
Em meio ácido, quando a concentração de prótons é elevada, a conversão de cromato 
em dicromato é favorecida pela reação: 
2CrO4
2–
(aq) + 2H
+
(aq) ⇌ Cr2O7
2–
(aq) + H2O(l) 
Dessa forma, quando é baixo valor de pH da solução, há predominância da espécie 
dicromato. Em pH mais elevado, o dicromato tende a ser convertido em cromato. 
[Essa relação é evidente pela mudança de coloração da solução. Em meio alcalino o 
as soluções se apresentam amarelas pela predominância de cromato. Quando ácida, 
a coloração é laranja intenso devida à formação do dicromato.] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
QUESTÃO 6 
O NH4Cl atua no efeito íon comum aumentando a concentração do NH4
+. O excesso de 
amônio no meio impede a precipitação dos hidróxidos dos cátions do grupo IIIB e do 
magnésio. 
M2+ + 2NH4OH ⇌ M(OH)2↓ + 2NH4
+ 
2NH4
+ + M(OH)2↓ ⇌ M
2+ + 2NH3 + 2H2O 
 
Observando o esquema acima, o hidróxido de amônio diluído precipita Ni(OH)2, 
Mn(OH)2, Co(OH)2 e Mg(OH)2. Como não é interessante essa precipitação, o aumento 
da concentração de NH4
+ desloca o equilíbrio da reação 2 no sentido do metal na 
EXCESSO DE NH4
+ 
METAL (Ni2+, Co2+, Mn2+ ou Mg2+) 
PRECIPITADO 
Aumento do pH 
Aumento do pOH 
CROMATO 
DICROMATO 
forma dissociada ( M2+ ). Isso garante que esses metais não precipitem antes de seus 
grupos. 
OBSERVAÇÃO IMPORTANTE 
Observa-se que esse mesmo princípio é usado na precipitação do grupo IV. Nesse caso, 
o excesso de NH4
+ age na precipitação do grupo protegendo o Mg2+. 
5Mg2+ + 6CO3
2- + 2H2O ⇌ 4MgCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2HCO3
- 
Em presença de sal de amônio, há protonação do carbonato e a concentração de HCO3
- 
aumenta significativamente. Nessa condição, o equilíbrio acima é deslocado para 
esquerda e então a reação de precipitação não ocorre e o Mg2+ fica protegido. 
NH4
+ + CO3
2- ⇌ NH3 + HCO3
- 
QUESTÃO 7 
Os cátions do grupo V são solúveis, não precipitam com adição de nenhum dos 
reagentes utilizados para precipitar os demais grupos nas condições estabelecidas 
(Mg2+ é protegido por condições de tampão). Não há um reagente comum a todos os 
cátions desse grupo para fazer a precipitação, sendo necessários testes específicos 
para identifica-los. 
Cátions do grupo: Mg2+, NH4
+, Na+ e K+. 
Identificação de K+: K+ + ClO4
- ⇌ KClO4↓ (pdo branco)
 
 3K+ + Na3[Co(NO2)6] ⇌ K3[Co(NO2)6]↓ + 3Na
+ (pdo amarelo) 
Identificação do Na+: Na+ + Zn(UO2)3Ac8 + Ac
- ⇌ NaZn(UO2)3Ac9↓ (pdo verde) 
Identificação do Mg2+: Mg2+ + OH- ⇌ Mg(OH)2 (pdo branco). Na presença de 
magneson, o reagente adsorve-se no precipitado resultando em uma laca azul. 
Identificação do amônio: NH4
+ + OH- ⇌ NH3 + H2O (mudança de coloração no 
tornassol). 
QUESTÃO 8 
O Magneson é um reagente violeta atua adsorvendo-se na superfície do precipitado de 
hidróxido de magnésio. A coloração da laca depende diretamente da quantidade de 
magnésio precipitado e pode ser confundida. Faz-se o teste em branco para que se 
possa ter um parâmetro, o positivo para magnésio é dado por comparação. 
 
 
QUESTÃO 9 
Por apresentar baixo valor de Kps, o Pb(OH)2 tende inicialmente a ser precipitado em 
meio alcalino. Uma base fraca como NH4OH pode precipitá-lo facilmente: 
2NH4OH + Pb
2+ ⇌ 2NH4
+ + Pb(OH)2↓ 
Observamos que a reação acima é reversível. 
Na presença de base forte (como KOH ou NaOH), embora a concentração de OH- seja 
suficiente para atingir o Kps do Pb(OH)2, há um excesso de hidroxila capaz de 
complexar o precipitado: 
Pb2+ + 2OH- ⇌ Pb(OH)2↓ 
 Pb(OH)2↓ + 2OH
- ⇌ [Pb(OH)4]
2- 
 
Essa complexação só ocorre quando o excesso de hidroxila provém de base forte. Com 
base fraca isso não ocorre porque o ácido conjugado concorre com a hidroxila 
excessiva, impedindo a reação. 
 
QUESTÃO1O 
Embora os halogenetos de Pb2+, Ag+ e Hg2
2+ sejam insolúveis em meio aquoso, o 
excesso de Cl- pode complexar os precipitados formando [AgCl2]
-, [Hg2Cl4]
- e [PbCl4]
2-. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXCESSO DE HIDROXILA 
PRECIPITADO EM MEIO ALCALINO 
COMPLEXO SOLÚVEL 
Pb2 
Hg2
2+ 
Ag+ 
Cl- 
Cl- 
(EXCESSO) 
PbCl2↓ 
Hg2Cl2↓ 
AgCl↓ 
 
[AgCl2]
- 
[Hg2Cl4]
- 
[PbCl4]
2- 
 
QUESTÃO 11 
A) O acetato tem a função de tampão. O íon age diminuindo a concentração de H+ 
deslocando levemente o equilíbrio cromato/dicromato no sentido CrO4
2-. 
Ac- + H+ ⇌ HAc 
2CrO4
2- + 2H+ ⇌ Cr2O7
2- + H2O 
Observa-se que a hidrólise do acetato diminui a concentração de prótons 
li↑vres. Esse fenômenotem efeito sobre o equilíbrio da reação seguinte 
favorecendo uma pequena formação de cromato. 
Essa configuração permite um ajuste na concentração de cromato de maneira 
que apenas o bário precipite na forma de BaCrO4. A concentração de CrO4
2- 
formado não é suficiente para atingir o Kps dos cromatos de cálcio e estrôncio. 
B) A adição de HAc não influenciaria. O efeito do íon comum anularia o efeito no 
pH por conta da formação do tampão. 
C) Ácido mineral forte tende a favorecer a conversão do dromato em dicromato, 
diminuindo significativamente sua concentração a ponto de dissolver o 
precipitado. 
 
QUESTÃO 12 
O procedimento é baseado na protonação do sulfeto. A solução é tratada com excesso 
de ácido mineral forte (HCl ou HNO3): 
S2- + 2H+ ⇌ H2S↑ 
O excesso de prótons desloca o equilíbrio consumindo todo o S2- e sistema é 
submetido a aquecimento para favorecer o desprendimento do gás sulfídro. 
Na saída do tubo ou do béquer, é posicionado um papel de filtro umedecido com 
solução de acetato de chumbo. Na medida em que o gás é desprendido e entra em 
contato com o PbAc2, o papel escurece devido à formação de PbS. 
A solução pode ser considerada isenta de sulfeto quando não é mais possível expulsar 
o H2S e não se observa escurecimento do papel com PbAc2. 
 
 
 
 
 
 
S2- 
H+ 
 
S2- 
S2- 
S2- 
S2- H2S↑ 
H2S↑ 
H2S↑ 
H2S↑ + Pb2+ ⇌ PbS↓ + 2H+
 
H2S↑ 
QUESTÃO 13 
Em geral, as amostras de cátions já são consideravelmente ácidas, porém para a 
precipitação do grupo II, é necessária uma faixa bem específica de pH. O pH do meio 
deve estar baixo para que a ionização do H2S seja leve, porém não pode estar 
excessivamente ácido a ponto de produzir quantidade insuficiente de S2- para 
precipitar os cátions. 
O objetivo do procedimento é ajustar o pH a uma faixa levemente ácida. Primeiro o 
meio é alcalinizado e em seguida é adicionada quantidade mínima de ácido para 
chegar ao nível de acidez ideal. 
QUESTÃO 16 
Cátion 
Cor da solução 
aquosa 
Grupo 
Analítico 
Solubilidade do cátion 
Em CO3
2- Em Cl- 
Pb2+ incolor 
Grupo I 
 
INSOLÚVEL 
 
 INSOLÚVEL 
 
Ag+ incolor 
Hg2
2+ incolor 
Sn2+ incolor 
Grupo II 
SOLÚVEL 
Cu2+ azul 
As3+ incolor 
Fe3+ laranja 
Grupo III 
A 
Al3+ incolor 
Cr3+ verde escuro 
Ni2+ verde 
Grupo III 
B 
Mn2+ rosa claro 
Co2+ rosa/vermelho 
Ba2+ incolor 
Grupo IV Ca
2+ incolor 
Sr2+ incolor 
Mg2+ incolor 
Grupo V 
SOLÚVEL EM PRESENÇA DE SAL DE AMÔNIO 
K+ incolor 
SOLÚVEL Na
+ Incolor 
NH4
+ Incolor 
 
QUESTÃO 15 
Vide apostila. 
 
 
 
QUESTÃO 14 
V 
V 
V 
F. Halogenetos em geral são solúveis, inclusive Sn II , Cu II e As III. As exceções são: 
Pb2+, Hg2
2+ e Ag+. 
F. O íon Hg2
2+ (mercuroso) pertence ao grupo I, e não o íon Hg2+ (mercúrico). 
V 
V 
F. Nitratos são solúveis e não precipitam com excesso de HNO3. 
V 
V 
V 
V