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Universidade Federal de Goiás Regional Catalão Departamento de Química – Regional Catalão Disciplina: Química Analítica Qualitativa Experimental Docente: Vanessa Nunes EXPERIMENTO1 Equipe Matrícula Nome do aluno (a) 201517177 Camila dos Santos de Jesus 201517184 Jéssica Maria da Silva 201517185 Jéssica Santos Silva 23/05/2017 Catalão – GO 1- Introdução O teste de chama (via seca), baseia-se no fato de que quando uma quantidade de energia é fornecida a um elemento químico, alguns elétrons da camada de valência absorvem a energia passando para um nível de energia mais alto, tornado o elétron excitado. Quando o elétron retorna para o estado fundamental ele emite uma quantidade de energia radiante, igual a absorvida, cujo o comprimento de onda é característico do elemento (¹). No teste por (via úmida) há um envolvimento de manipulações para a separação sucessiva, a fim de isolar o cátion ou o ânion de interesse, para comprovar sua existência ou quantifica-lo. Nos casos de amostras sólidas o primeiro passo é dissolve-las. O solvente usual é a água ou em algum ácido caso a amostra seja insolúvel em água, por via úmida não se detecta o sal mais sim os íons dos sais (²). O potássio e o sódio pertencem ao Grupo IA do sistema periódico dos elementos e são metais alcalinos fortemente reativos, se decompõem energicamente a água a temperatura ambiente, liberando hidrogênio e formando os hidróxidos correspondentes. A identificação final dos cátions é feita com o Teste de chama. O cátion amônio está contido neste grupo por não precipitar com nenhum dos reagentes de outros grupos. Os cátions de metais alcalinos terrosos também podem conter pequenas quantidades de íons amônio decorrentes da pequena solubilidade de seus carbonatos em cloreto de amônio, quando estão sendo separados pela precipitação na forma de sulfatos (3). 2- Materiais e Métodos Tabela de materiais e reagentes -Fio de Ni-Cr - Banho- maria - Palha de aço - NaOH 4 mol/L -1 - Ácido Clorídrico 1:1 - NaCl 0,2 mol/L -1 - Ácido Clorídrico concentrado - KCl 0,2 mol/L -1 - Bico de Bunsen - NH4Cl 0,2 mol/L -1 - Tubos de ensaio - HClO4 2 mol/L -1 - Bastão vidro - CH3COOH 3 mol/L-1 - Papel Indicador de pH - CH3COONa 3 mol/L - 1 - Água destilada - Na3Co(NO2)6 0,2 mol/L- 3- Procedimento Experimental Teste de Chama: Primeiramente o fio de Ni-Cr foi limpo utilizando uma palha de aço, em seguida o fio foi mergulhado em um tubo de ensaio contendo HCl 1:1 e foi exposto a chama do bico de Bunsen até não apresentar interferência de coloração na chama. O fio foi umedecido com agua destilada e colocado em contato com o sal NaCl, em seguida o fio contendo o sal foi exposto a chama observando-se a cor transmitida. A limpeza do fio foi realizada novamente até não observar interferências na cor da chama e reproduziu o teste na chama para os sais (KCl e NH4Cl). Teste do pH: Com o auxílio de um bastão de vidro e papel indicador de pH, foram colocadas algumas gotas das soluções dos sais NaCl, KCl e NH4Cl, e verificou-se respectivamente o pH das soluções. Teste do Ácido percloríco (HClO4): Adicionou em um tubo de ensaio 3 gotas de solução de KCl 0,2 mol/L-1 e 5 gotas de HClO4 2 mo/L -1. Observou. Realizou o aquecimento desse mesmo tubo de ensaio em banho-maria. Teste com Hidróxido de Sódio (NaOH): Foram adicionados em um tubo de ensaio 3 gotas de NH4Cl 0,2 mol/L -1 e 8 gotas de NaOH 4 mol/L-1. Verificou-se o PH do gás que estava sendo liberado do tubo de ensaio, utilizando um papel indicador umedecido na boca do tubo. O teste foi reproduzido, umedecendo o bastão de vidro com HCl concentrado e foi colocado em contato com o vapor desprendido da reação na boca do tubo de ensaio. Teste com cobaltonitrito de sódio Na3Co(NO2)6: Acrescentou-se em um tubo de ensaio seco 3 gotas de solução de KCl 0,2 mol/L-1, 3 gotas de ácido acético 3 mol/L-1, 3 gotas de acetato de sódio 3 mol/L-1. Mais 6 gotas de solução de cobaltinitrito de sódio Na3Co(NO2)6 0,2 mol/L -1. Aguardou um instante e observou-se. O procedimento foi refeito com NH4Cl 0,2 mol/L -1. Fluxograma: Na+, K+, NH4+ Teste de chama: Fio de Ni-Co limpo em HCl 1:1 Amostra sólida Teste de chama: Fio de Ni-Co limpo em HCl 1:1 Amostra sólida Coloração Amarela Coloração Violeta Na+, Positivo K+, Positivo Base Forte: 3got. De NaOH 4 mol/L Aquecimento. Papel indicador de pH no gás liberado. pH básico NH4 +, Positivo Base Forte: 3got. De NaOH 4 mol/L Papel indicador de pH no gás liberado. Aquecimento ( banho-maria) pH: 7 Cobaltonitrito: Neutralizar a sol. Com HAc 6 mol/L. excesso. 3 got. de NaAc 6 mol/L. 6 gotas de cobalto nitrito. Ppt. Amarelo turvo K+, Positivo Cobaltonitrito: Neutralizar a sol. Com HAc 6 mol/L. excesso. 3 got. de NaAc 6 mol/L. 6 gotas de cobalto nitrito. Ppt. amarelo NH4+, Positivo NH4 + 4- Resultados e discussões Teste de Chama Para uma boa visualização das colorações o fio de Ni-Cr ele foi limpado com palha de aço e depois mergulhado ao HCl que foi utilizado devido à volatilidade dos cloretos dos metais alcalinos. A coloração observada com o sal de NaCl foi laranja devido a exitação dos elétrons da camada de valência que saltam para uma camada superior e ao retornarem ao estado fundamental emite uma quantidade de energia em um comprimento de onda especifico, neste caso cor laranja. (1) Os sais do sódio são de cor branca e em soluções aquosas são quimicamente inertes e não são reduzidos a íons metálicos, seus íons são os maiores cátions do período a que pertencem pois possuem cargas pequenas e a estrutura de um gás nobre. Por isso tem fraca atração por aníons e moléculas, o que torna a maioria solúveis. (1) Ao colocar o KCl no fio de Ni-Cr e leva-lo a chama, observou a coloração Lilás, também devido a excitação dos elétrons. As propriedades gerais dos sais de Potássio são similares as do sódio. São geralmente brancos e solúveis em água. O Hidróxido de potássio é muito solúvel em água e é uma base muito forte. (1) Ao colocar o NH4Cl no fio de Ni-Cr e leva-lo a chama, observou-se a coloração laranja, devido o fio também possuir interferência na chama. O NH4Cl apresenta coloração incolor, devido ele não ser um cátion metálico. Por mais que ela tenha propriedades semelhantes a dos cations K+ e do Na+, o resultado do teste da chama para o NH4 + da negativo. A) Teste de pH: Foram testados o pH das soluções aquosas dos sais NaCl (pH:7), KCl (pH: 7) e NH4Cl (pH:8). Onde, quando se dissolve um sal em água, ele se dissocia e os seus íons poderão ou não reagir com a água (reação de hidrólise). Se os íons provenientes do sal não capturam H+ ou OH- da água, o pH resultante é o pH original da água pura (pH neutro); pois [H+] = [OH-] = 10-7 mol/L a 25 ˚C. Dessa forma pode-se explicar o motivo do pH das soluções dos sais serem neutras(4). Como mostram as reações a baixo: 1) Cloreto de sódio dissolvido em água: NaCl(S) + H2O(l) ↔ Na+(aq) + Cl-(aq) H2O(l) ↔ H+(aq) + OH-(aq) 2) Cloreto de potássio dissolvido em água: KCl(S) + H2O(l) ↔ K+(aq) + Cl-(aq) H2O(l) ↔ H+(aq) + OH-(aq) 3) Cloreto de amônio dissolvido em água: Quando apenas os íons negativos, provenientes do sal,participam da reação de hidrólise, estes capturam íons H+ da água e liberam íons OH-, tornando o meio básico. NH4Cl(S) + H2O(l) ↔ NH4+(aq) + Cl-(aq) H2O(l) ↔ H+(aq) + OH-(aq) Os íons Cl- não participam da reação de hidrólise; já os íons NH4+ sim, capturando OH- da água e liberando H+. O meio se torna básico(4). B) Teste com ácido perclórico (HClO4): Após acrescentar no tubo de ensaio, 3 gotas de solução de KCl 0,2 mol/L-1 e 5 gotas de HClO 4 2 mo/L-1 formou-se um precipitado branco o perclorato de potássio (KClO4) que indica a presença do potássio. Portanto íons potássio em solução não muito diluídas formam íon perclorato (1). K+ + ClO4 ↔ KClO4 (s) Realizou o aquecimento desse mesmo tubo de ensaio em banho-maria, com isso notou-se que o precipitado desapareceu, pois a reação atingiu o equilíbrio se deslocando para o lado dos reagentes (1). C) Teste com hidróxido de sódio (NaOH) 4 mol/L-1 Ao adicionar no tubo de ensaio 3 gotas de NH4Cl 0,2 mol/L -1 e 8 gotas de NaOH 4 mol/L-1 ocorreu o desprendimento do gás NH3. Esse desprendimento de gás ocorre devido à adição de um excesso de uma base forte para converter o íon NH4 +à amónia, NH3. Em seguida a solução foi aquecido para expelir o gás NH3 e a amónia liberada foi detectada com um papel indicador de pH umedecido com água destilada, no qual se tornou básico(1). A reação ocorrida neste teste pode ser expressa pela seguinte equação: NH4 + + OH- ↔ NH3 + H2O O experimento foi refeito de outra maneira para identificar o íon amônia, colocando um bastão de vidro umedecido com ácido clorídrico concentrado em contato com o vapor desprendido pela reação, observou-se a formação de fumos brancos (micro partículas de NH4Cl sólido) (1). HCl(g) + NH3(g) ↔ NH4Cl(s) D) Reações com Cobaltonitrito de Sódio Equação: 3 K+ + [Co(NO2) 3- 6] → 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 - acetato de sódio, é para evitar que num meio fortemente ácido ocorra a decomposição do reagente: 3NO2 - + 2H+ → 2NO + H2O + NO3- 2 NO + O2 → 2NO2 Neste caso o Co(III) é reduzido a Co(II) tornando a solução rosada, e num meio fortemente básico ocorre a precipitação de Co(OH)3 de coloração marrom escuro. Outras fontes de interferência neste teste são os agentes oxidantes e redutores, que destroem reagentes, como por exemplo, os iodetos que são oxidados a I2 pelo nitrito. Também, íons fortemente hidrolisáveis formam precipitados na solução fracamente ácida. Íons amônio também reagem com cobaltinitrito formando um precipitado amarelo, descrito na reação abaixo, de aparência idêntica ao do sal de potássio (1) (NH4)3[Co(NO2)6] Por isso, antes de se fazer este teste com cobaltinitrito para o potássio deve-se eliminar qualquer traço de NH4 + na amostra. Para eliminar os íons amônio da amostra utiliza-se o seguinte procedimento: tomar 3 gotas de solução da amostra num tubo de ensaio, adicionar 8 gotas de uma solução de hidróxido de sódio 4M e aquecer cuidadosamente o tubo, até que papel vermelho de tornassol umedecido com água destilada não acuse desprendimento de NH3, através da coloração azul. Neutralizar a solução com ácido acético diluído e testar o potássio de acordo com o procedimento descrito anteriormente. Um precipitado amarelo de K3[Co(NO2)6] indica a presença de potássio (1). 5- Conclusão O teste de chama indicou que havia presença de sal sódio no fio de Ni-Cr e apresentou coloração laranja durante a queima do sódio. Com o sal de potássio, a coloração da chama foi de coloração violeta, e a amônia, coloração laranja devido ao fio, visto que ela não apresenta coloração. O teste de pH mostrou que se os íons provenientes do sal não capturam H+ ou OH- da água, o pH resultante é o pH original da água pura pH neutro, de acordo com os pH encontrados. As reações com o cobaltonitrito de sódio, apresentaram um precipitado amarelo, concluindo que na primeira tinha potássio e na segunda amônio, se o meio estivesse ácido, ocorreria a decomposição do reagente, e se o meio estivesse básico precipitaria o hidróxido de cobalto possuindo cor marrom. As reações com base forte mostram no indicador ácido-base a presença do íon amônio devido à mudança de cor, de vermelho para azul. Essa mudança indica a presença de amônia e consequentemente de sais de amônia na amostra testada. 6- Referências Bibliográficas 1- BACCAN, NIVALDO; Introdução a semicroánalise qualitativa/ Nivaldo Baccan... (et al) – 2.ed.— Campinas: Editora da Unicamp, 1988. 2- PASSEI DIRETO, Análises Químicas por Via Úmida. Disponível em: https://www.passeidireto.com/disciplina/quimica-analitica-qualitativa-e-quantitativa. Acesso em: 22/05/2017. 3- VOGEL,A. I. Química Analítica Qualitativa. 5 ed. São Paulo: mestre jou, 1981. 4- Guerchon. J., Ph de soluções aquosas. Disponível em: <http://web.ccead.pucrio.br/condigital/mvsl/museu%20virtual/visualizacoes/pH%20de%20solucoes%20d e%20sais/pdf_vis/Vis_ph_de_solucoes_de_sais.pdf>. Acesso em: 22 de Maio de 2017.
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