RELATORIO CÁTIONS

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
CAMPUS BARRA DO CORDA – MARANHÃO
Prof. Dr. Vítor Alexandre Nunes de Carvalho
REAÇÕES DE IDENTIFICAÇÃO DE CÁTIONS
Componentes:
Jonas da Silva Ribeiro
Nivea Sabrina Maria Ferreira costa
Paulo Henrique da Silva
Rennan Douglas de Sousa de Lima
BARRA DO CORDA – MA
2017
RESUMO
O presente relatório descreve a identificação dos seguintes cátions, Hg22+(Grupo I), Cu2+(Grupo II), Fe2+(Grupo III), Ba2+ e Sr2+(Grupo IV), em diversas soluções, de acordo com a formação ou não de precipitado.
1 INTRODUÇÃO
Quando recebemos uma amostra desconhecida o primeiro passo é identificá-la. Para isso podem ser feitas diversas análises, dentre elas a identificação dos cátions.
Os cátions são divididos em cinco grupos de acordo com a sua peculiaridade em relação a determinado reagente, pelo emprego sistemático desses reagentes, que são específicos para cada grupo, podemos tirar conclusões sobre a presença ou ausência de grupos de cátions. 
Os reagentes usados para classificação de cátions mais comuns são o ácido Clorídrico, o ácido Sulfúrico, o sulfeto de amônio e o carbonato de amônio. A classificação baseia-se no modo como os cátions reagem a tais reagentes pela formação ou não de precipitado. Por isso, pode-se dizer que a classificação dos íons mais comuns é baseada nas diferenças de solubilidade de seus cloretos, sulfetos e carbonatos. Partindo deste pressuposto, a classificação dos cátions utiliza como critério suas precipitações em determinados reagentes. Os cincos grupos de cátions e suas características são:
Grupo I
Os cátions deste grupo formam precipitado com HCl diluído. Os íons deste grupo são: Pb+2, Hg2+2 e Ag+. Todos os precipitados são brancos.
Grupo II
Os cátions deste grupo não reagem com ácido clorídrico, mas formam precipitado com ácido Sulfídrico em meio ácido mineral diluído. Os íons desse grupo são: Hg+2, Bi+3, Pb+2, Cu+2, Cd+2. Todos os precipitados são pretos, exceto o CdS que é amarelo. 
Grupo III
Os cátions deste grupo não reagem nem com ácido Clorídrico nem com ácido Sulfídrico em meio acido mineral diluído. Todavia formam precipitados com sulfeto de amônio em meio amoniacal e fortemente eletrolítico. Os cátions deste grupo podem ser subdivididos em 3A e 3B. Os íons do grupo 3A são: Fe+3, Cr+3, Al+3. Precipitados: Fe(OH)3 castanho, Cr(OH)3 verde claro e Al(OH)3 branco. Os íons do grupo 3B são: Fe+2, Mn+2, Zn+2, Co+2, Ni+2. Todos os precipitados do subgrupo 3B são pretos, exceto ZnS que é branco e MnS que é rosado.
Grupo IV
 Os cátions deste grupo não reagem nem com reagente do grupo I, nem do II, nem do III. Eles formam precipitado com carbonato de amônio na presença de cloreto de amônio em meio neutro ou levemente ácido. Os cátions desse grupo são: Ba+2, Ca+2, Sr+2. Todos os precipitados são brancos.
Grupo V
Os cátions deste grupo não apresentam reagente geral. Os cátions desse grupo são: Mg+2, K+, Na2+, NH4+, Li+ e H+. 
Neste relatório serão abordados alguns dos cátions dos grupos II, III e IV: Hg2+ e Cu2+ (Grupo II), Fe2+ (Grupo III), Ba2+ e Sr2+ (Grupo IV).
Mercúrio II (Hg2+): As principais reações de formação de precipitado são:
Sulfeto de hidrogênio (gás sulfídrico): Na presença de ácido clorídrico diluído, forma-se de inicio um precipitado branco de clorossulfeto de mercúrio II (A), que decompõe-se por adição de novas quantidades de sulfeto de hidrogênio, formando finalmente um precipitado preto de sulfeto de mercúrio II (B): 
3 Hg2+ + 2Cl- + 2 H2S Hg2S2Cl2 + 4 H+ (A) 
Hg2S2Cl2 + 2 H2S 3 HgS + 2 H+ + 2 Cl- (B)
Cobre II (Cu2+): É insolúvel em HCl e H2SO4 diluído. O ácido nítrico concentrado (8M) dissolve rapidamente o cobre, o ácido sulfúrico concentrado a quente também dissolve o cobre bem como a água régia. A principal reação de formação de precipitado:
Precipitado preto de sulfeto de cobre II:
Cu2+ + H2S CuS + 2 H+ 
Ferro (Fe2+): Dissolve-se em ácido clorídrico diluído ou concentrado e ácido sulfúrico diluído, formando sais de ferro II e liberando hidrogênio. O ácido sulfúrico concentrado a quente produz íons ferro III e dióxido de enxofre, em ácido nítrico diluído, formam-se íons ferro II e íons amônio. As principais reações de formação de precipitado são:
Sulfeto de amônio: Forma-se um precipitado preto de sulfeto de ferro II:
Fe2+ + S-2 FeS
Hidróxido de sódio: Forma-se um precipitado branco de hidróxido de ferro II, em completa ausência e ar:
Fe2+ + 2 OH- Fe(OH)2
Bário (Ba2+): Reage com água a temperatura ambiente, formando hidróxido de bário e hidrogênio. Os ácidos diluídos dissolvem facilmente o bário, liberando H2. Cloretos e nitratos são solúveis, entretanto, cloreto ou nitrato de bário, pode ser precipitado pela presença de HCl ou HNO3 muito concentrado. As principais reações de formação de precipitado são:
Solução de carbonato de amônio: Forma-se um precipitado branco de carbonato de bário:
Ba2+ + CO32- BaCO3
Ácido sulfúrico diluído: Forma-se um precipitado branco de sulfato de bário:
Ba2+ + SO42- BaSO4
Estrôncio (Sr2+): Possui propriedades semelhantes ao bário, dessa forma reage com água à temperatura ambiente, formando hidróxido de estrôncio e hidrogênio. Os ácidos diluídos dissolvem facilmente o estrôncio, liberando H2. As principais reações de formação de precipitado são:
Solução de carbonato de amônio: Forma-se um precipitado branco de carbonato de estrôncio:
Sr2+ + CO32- SrCO3
Ácido sulfúrico diluído: Forma-se um precipitado branco de sulfato de bário:
Sr2+ + SO42- SrSO4
2 OBJETIVO
Identificação dos cátions em solução. Analisar as reações de precipitação dos cátions Hg2+ e Cu2+ (Grupo II), Fe2+ (Grupo III), Ba2+ e Sr2+ (Grupo IV).
3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
3.1 MATERIAIS E REAGENTES
Tubos de ensaio
Pipetas graduadas
Balões volumétricos
Béqueres
Estante para tubos de ensaio
HNO3 concentrado
HNO3 1,0 mol/L
HCl 2,0 mol/L
Fio de Cu0 
H2SO4 1,0 mol/L
NaOH 1,0 mol/L
HgCl2 0,1 mol/L
CuSO4 0,25 mol/L
KI 2,0 mol/L
Ba(NO3)2 0,25 mol/L
Sr(NO3)2 0,25 mol/L
Na2CO3 3,0 mol/L
Limaria de ferro
3.2 DESENVOLVIMENTO
3.2.1 MERCÚRIO II
1. Colocaram-se 3 mL de solução de mercúrio, HgCl2 0,1 mol/L, em seis tubos de ensaio. Etiquetou-se com as letras A, B, C, D, E e F. Deixou-se os tubos no suporte. Observou-se uma solução transparente.
2. Adicionou-se 5 gotas de solução de ácido clorídrico, HCl 2,0 mol/L, ao conteúdo do tubo A e observou-se que não houve alteração na solução.
3. Adicionou-se 15 de ácido sulfúrico, H2SO4 1,0 mol/L, ao conteúdo do tubo B e observou-se novamente que nada ocorreu.
4. Adiciono-se 5 gotas de solução de hidróxido de sódio, NaOH 1,0 mol/L, ao conteúdo do tubo C e observou-se que houve formação de um precipitado preto na solução.
5. Observou-se a formação do precipitado no item 4, após isso adicionou-se mais 10 gotas de NaOH 1,0 mol/L ao tubo C. Observou-se na solução que o precipitado aumentou.
6. Repetiu-se o procedimento do item 4 no tubo D. Retirou-se o sobrenadante do tubo D, em seguida adicionou-se 5 gotas de solução de ácido nítrico concentrado ao conteúdo do tubo D. Observou-se um precipitado de cor amarelo escuro.
7. Adicionou-se 2 gotas de solução de iodeto de potássio, KI 2,0 mol/L, ao conteúdo do tubo E. Observou-se a formação de um precipitado vermelho alaranjado.
8. Observou-se a formação do precipitado no item 7, após isso adicionou-se mais 10 gotas de KI 2,0 mol/L ao conteúdo do tubo E. Observou-se uma cor mais forte e intensa no precipitado.
9. Adicionou-se cobre metálico ao conteúdo do tubo F. Observou-se uma reação de oxirredução, onde o mercúrio reduziu-se para mercúrio metálico.
3.2.2 COBRE II
1. Colocou-se um fio de cobre metálico em um tubo de ensaio (A) e adicionou-se HNO3 1,0 mol/L.
2. Repetiu-se o procedimento do item 1 utilizando ácidonítrico concentrado e observou-se que o cobre dissolveu-se liberando gás hidrogênio.
3. Colocaram-se 3 mL de solução de sulfato de cobre, CuSO4 0,25 mol/L, em três tubos de ensaio, etiquetou-se o tubos com as letras B,C e D. Observo-se que a cor da solução era azul.
4. Adicionou-se 5 gotas de hidróxido de sódio, NaOH 1,0 mol/L, ao conteúdo do tubo B. Observou-se a formação de um precipitado de cor azul.
5. Observou-se a formação do precipitado no item 4, após isso adicionou-se mais 20 gotas de NaOH 1,0 mol/L. Observou-se que o precipitado ficou gelatinoso.
6. Levou-se o tubo B para aquecimento. Observou-se alteração na cor do precipitado, que antes era azul e depois de aquecido ficou preto.
7. Adicionou-se 5 gotas de solução de iodeto de potássio, KI 2,0 mol/L, ao conteúdo do tubo C. Observou-se a formação de precipitado preto.
8. Adicionou-se ferro metálico (limaria de ferro) ao conteúdo do tubo D. Observou-se uma reação de oxirredução, onde o prego enferrujou-se.
3.2.3 FERRO II
1. Colocou-se ferro metálico (limaria de ferro) em um tubo de ensaio A e adicionou-se 10 gotas de HCl concentrado. Observou-se que a solução apresentou cor amarelada, notou-se também a liberação de gás.
2. Após alguns minutos, adicionou-se 10 gotas de solução de hidróxido de sódio, NaOH 1,0 mol/L, ao conteúdo do tubo A. Observou-se a formação de um precipitado branco.
Retirou-se o sobrenadante e após alguns minutos observou-se que com a exposição do precipitado ao ar, o mesmo converteu-se em peróxido de ferro 3.
3.2.4 BÁRIO II
1. Colocaram-se 3 mL de solução de nitrato de bário, Ba(NO3)2 0,25 mol/L, em quatro tubos de ensaio. Etiquetou-se os tubos com as letras A, B, C e D.
2. Adicionou-se 10 gotas de ácido clorídrico, HCl 2,0 mol/L, ao conteúdo do tubo A. Observou-se que nada ocorreu na solução.
3. Adicionou-se 15 gotas de solução de ácido sulfúrico, H2SO4 1,0 mol/L, ao conteúdo do tubo B. Observou-se a formação de um precipitado de cor branca.
4. Retirou-se o sobrenadante do tubo B e adicionou-se Na2CO3 3,0 mol/L. Em seguida aqueceu-se a solução. 
5. Adicionou-se 10 gotas de solução de hidróxido de sódio, NaOH 1,0 mol/L, ao conteúdo do tubo C. Observou-se a formação de um precipitado branco.
6. Adicionou-se 5 gotas de solução de carbonato de sódio, Na2CO3 3,0 mol/L, ao conteúdo do tubo D. Observou-se a formação de um precipitado de cor branca. 
3.2.5 ESTRÔNCIO II
1. Colocaram-se 3 mL de solução de nitrato de estrôncio, Sr(NO3)2 0,25 mol/L, em dois tubos de ensaio. Etiquetaram-se os tubos com as letras A e B.
2. Adicionou-se 10 gotas de solução de ácido clorídrico, HCl 2,0 mol/L, ao conteúdo do tubo A. Observou-se que nada ocorreu na solução. 
3. Adicionou-se 15 gotas de soluço de ácido sulfúrico, H2SO4 1,0 mol/L, ao conteúdo do B. Observou-se formação de um precipitado branco.
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 MERCÚRIO II
Tubo A: Adição de HCl 2,0 mol/L à solução de HgCl2:
O HCl é um reagente específico do grupo de cátions I, tendo em vista isso, já esperava-se que nada ocorre-se com a adição do ácido clorídrico à solução de cloreto de mercúrio, visto que, o mercúrio II pertence ao grupo de cátions II que tem como reagente de grupo o sulfeto de hidrogênio.
Tubo B: Adição de H2SO4 1,0 mol/L à solução de HgCl2
...Não sei...
Tubo C: Adição de NaOH 1,0 mol/L à solução de HgCl2:
A adição de 5 gotas hidróxido de sódio à solução de cloreto de mercúrio favoreceu a formação de um precipitado vermelho de hidróxido de mercúrio II, conforme a reação abaixo:
Hg2+ + OH- Hg(OH)2
O excesso de hidróxido de sódio favoreceu o aumento do precipitado formado, fato este observado após a adição de mais 10 gotas de NaOH à solução.
Tubo D: Adição de HNO3 concentrado ao precipitado de hidróxido de mercúrio:
Com a adição de ácido nítrico concentrado o precipitado de hidróxido de mercúrio teve alteração em sua cor, passando a ser amarelo escuro. Essa alteração deve-se ao fato de que o precipitado de hidróxido de mercúrio II é solúvel em HNO3 concentrado. 
Hg(OH)2 + HNO3 Hg(NO3)2 + H2O
Tubo E: Adição de KI 2,0 mol/L à solução de HgCl2:
A adição de 2 gotas de iodeto de potássio à solução de cloreto de mercúrio favoreceu a formação de um precipitado vermelho alaranjado de iodeto de mercúrio II, conforme a reação abaixo:
Hg2+ + I- HgI2
O excesso de iodeto de potássio favorece o aumento do precipitado formado, fato este observado após a adição de mais 10 gotas de HNO3 à solução.
Tubo F: Adição de fio de cobre à solução de HgCl2:
...Não sei...
4.2 COBRE II
Tubo A: Adição HNO3 diluído e concentrado ao fio de cobre:
O cobre é insolúvel em HNO3 diluído, por isso após adicionar 10 gotas de HNO3 diluído e aguardar alguns minutos não observou-se alteração na solução. Todavia o cobre é solúvel em HNO3 concentrado, por isso observou-se que o cobre dissolveu-se na presença do mesmo liberando NO2, conforme a reação abaixo:
Cu0 + HNO3 Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
Tubo B: Adição de NaOH 1,0 mol/L à solução de CuSO4:
Adicionou-se 5 gotas de hidróxido de sódio à solução de sulfato de cobre e observou-se a formação de um precipitado azul de hidróxido de cobre, conforme a reação abaixo:
Cu2+ + OH- Cu(OH)2
Um excesso de hidróxido de sódio favorece o aumento e mudança na textura do precipitado formado, fato este observado após a adição de mais 20 gotas de CuSO4 à solução, que passou a ter uma textura gelatinosa.
Aqueceu-se o precipitado gelatinoso e observou-se que o mesmo mudou sua cor para preto, isso devido ao fato de esse precipitado de hidróxido de cobre ser solúvel em água quente.
Tubo C: Adição de KI 2,0 mol/L à solução de CuSO4:
A adição de iodeto de potássio à solução de sulfato de cobre favoreceu a formação de um precipitado preto de iodeto de cobre II, conforme a reação: 
Cu2+ + I- CuI2
Tubo D: Adição ferro metálico (limaria de ferro) à solução de CuSO4: ...Não sei...
4.3 FERRO II
Tubo A: ...Não sei...
4.4 BÁRIO II
Tubo A: Adição de HCl 2,0 mol/L à solução de Ba(NO3)2:
Nada ocorreu, pois o bário é insolúvel em HCl.
Tubo B: Adição de H2SO4 1,0 mol/L à solução de Ba(NO3)2:
Adicionou-se 15 gotas de ácido sulfúrico à solução de nitrato de bário e observou-se a formação de um precipitado branco de sulfato de bário, conforme reação:
Ba2+ + SO42- BaSO4
Retirou-se o sobrenadante e adicionou-se Na2CO3 ao precipitado de sulfato de bário, formou-se um precipitado de carbonato de bário, conforme a reação:
Ba2+ + CO32- BaCO3
Ferveu-se o precipitado e observou-se que o mesmo dissolveu-se, pois o carbonato de bário é solúvel em água quente.
Tubo C: Adição de NaOH 1,0 mol/L à solução de Ba(NO3)2:
Adicionou-se 10 gotas de hidróxido de sódio à solução de nitrato de bário e observou-se a formação de um precipitado branco de hidróxido de bário, conforme a reação:
Ba2+ + OH- Ba(OH)2 
Tubo D: Adição de Na2CO3 3,0 mol/L à solução de Ba(NO3)2:
Adicionou-se Na2CO3 ao precipitado de sulfato de bário, formou-se um precipitado de carbonato de bário, conforme a reação:
Ba2+ + CO32- BaCO3
4.5 ESTRÔNCIO II
Tubo A: Adição de HCl 2,0 mol/L à solução de Sr(NO3)2:
Adicionou-se 10 gotas de ácido clorídrico à solução de nitrato de bário, no entanto, nada ocorreu. 
Tubo B: Adição H2SO4 à solução de Sr(NO3)2:
Adicionou-se 15 gotas de ácido sulfúrico à solução de nitrato de brio e observou-se a formação de um precipitado branco de sulfato de estrôncio, conforme a reação:
Sr2+ + SO42- SrSO4
5 CONCLUSÃO
REFERÊNCIAS
CETEB-CA, Apostila de Química Analítica Qualitativa.
QUESTIONÁRIO:
1. Qual reação ocorreu quando adicionamos cobre metálico ao tubo de ensaio contendo solução de HgCl2 0,1 mol/L? Qual o precipitado formado?
2. Qual reação ocorreu quando adicionamos N2CO3 3,0 mol/L ao precipitado eBaSO4? Qual o precipitado formado?