Relatorio Cations Grupo I II IIIA IIIB

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UFRJ – Universidade Federal do Rio de Janeiro
João Victor Meirelles Leite
IQA129 – Análise Qualitativa Experimental – Professora Daniella Vale
Amostra X com possíveis cátions do Grupo I, IIA, IIIA e/ou IIIB
Método
Um pequeno volume de uma amostra X foi colocado em um tubo de ensaio e este foi separado em três pequenas alíquotas diferentes. Em uma destas alíquotas, adicionou-se, gota a gota, 4 gotas de ácido clorídrico diluído a frio (HCl) antes de levar o tubo à centrífuga e esta alíquota ser reservada. Na segunda alíquota, adicionou-se 1 gota de ácido nítrico diluído a frio (HNO3), 5 gotas de TAA (Tioacetamida - C2H5NS) e colocou-se a amostra em banho-maria por aproximadamente 6 minutos. Logo em seguida, esta foi centrifugada. Na terceira alíquota, adicionou-se tampão amoniacal (NH4Cl – NH4OH) e esta foi levada à centrífuga
Em relação a esta terceira alíquota, o sobrenadante foi vertido em outro tubo de ensaio e mantido separado para futuros procedimentos. Ao precipitado, adicionou-se 8 gotas de hidróxido de sódio (NaOH) e 4 gotas de água oxigenada (H2O2), aqueceu-se a amostra por 4 minutos e ,em sequência, levou-se a amostra à centrífuga. A solução gerada foi separa em duas alíquotas. A primeira alíquota foi tratada com 3 gotas de nitrato de bário (Ba(NO3)2) e a segunda alíquota com 3 gotas de aluminon (C22H23N3O9).
A solução separada anteriormente para futuros testes foi tratada com 5 gotas de TAA, levada ao aquecimento por cerca de 6 minutos e , em seguida, levada à centrífuga. Ao precipitado gerado, adicionou-se 5 gotas de ácido nítrico concentrado e, novamente, este foi levado ao aquecimento, realizando-se eventuais testes com papel de filtro umidificado com 1 gota de acetato de chumbo (Pb(C2H3O2)2) na boca do tubo de ensaio. Após cerca de 5 minutos de aquecimento, a amostra foi separada em duas alíquotas; a primeira alíquota foi levada ao pH básico com a adição de NH4OH, gota a gota, intercalada com testes no papel tornassol a cada 3 gotas e tratada com 2 gotas de DMG (Dimetilglioxima – C4H8N2O2). Enquanto isso, a segunda alíquota foi tratada com 2 gotas de tiocianato de amônio (NH4SCN) e 2 gotas de acetona.
Resultados e Discussão
Ao adicionar HCl diluído na primeira alíquota da amostra X, três cloretos insolúveis poderiam ter precipitado em relação ao nosso universo de possibilidades.
Pb2+ + 2Cl- ⇄ PbCl2 ↓ Precipitado Branco
Ag+ + Cl- ⇄ AgCl ↓ Precipitado Branco
Hg22+ + 2Cl- ⇄ Hg2Cl2 ↓ Precipitado Branco
Entretanto, nota-se que não se formou nenhum precipitado, logo, não há presença de cátions do grupo I na amostra X.
Ao adicionar uma única gota de ácido nítrico diluído (nota-se que este é um importante vetor na prática pois acidifica o pH do meio ao mesmo tempo que todos os seus nitratos que poderiam ser formados com a adição deste são solúveis e não agiriam como interferente na análise) na segunda alíquota da amostra X, tende-se o pH do meio para o ácido e ao adicionar o TAA e o aquecer em banho-maria, força-se a hidrólise do mesmo:
CH3CSNH2 + 2H2O ⇄ CH3COOH + NH4+ + H2S
Devido a produção de H2S decorrente da hidrólise de TAA e ao meio ácido, o equilíbrio é deslocado de tal forma que uma fonte de íons sulfeto (S-2) é formada:
H2S + H2O ⇄ HS- + H3O+
HS- + H2O ⇄ S2- + H3O+
Ao adicionar essa fonte de íons sulfeto, 4 sulfetos insolúveis poderiam ter sido formados em relação ao nosso universo de possibilidades:
Cd2+ + S-2 ⇄ CdS ↓ Precipitado Amarelo
Bi3+ + S-2 ⇄ Bi3S2 ↓ Precipitado Preto
Hg+2 + S-2 ⇄ HgS ↓ Precipitado Preto
Cu+2 + S-2 ⇄ CuS ↓ Precipitado Preto
Entretanto, nota-se que não se formou nenhum precipitado, logo, não há presença de cátions do grupo IIA na amostra X.
Ao adicionar o tampão amoniacal na terceira alíquota, um precipitado púrpura é formado, evidenciando a presença de um cátion do grupo IIIA, podendo ser 1 ou mais de um universo de possibilidades de 3 precipitados diferentes:
Fe+3 + 3OH- ⇄ Fe(OH)3 ↓ Precipitado Ferrugem
Al+3 + 3OH- ⇄ Al(OH)3 ↓ Precipitado Branco Gelatinoso
Cr+3 + 3OH- ⇄ Cr(OH)3 ↓ Precipitado Esverdeado Gelatinoso
	Ao adicionar hidróxido de sódio e água oxigenada, o hidróxido de alumínio e o hidróxido de cromo são solubilizados e o hidróxido de ferro se mantém como precipitado. Entretanto, não ocorre precipitação na amostra, logo, não há Fe+3 na amostra X.
	Restam duas possibilidades de cátions do grupo IIIA, logo, a solução é separada em duas alíquotas. Na primeira alíquota é adicionado nitrato de bário, o que gera cromato de bário, um precipitado amarelo, cor característica de resultado positivo do teste de caracterização do bário. Na segunda alíquota, é adicionado aluminon, reagente que na presença de alumínio gera um precipitado gelatinoso vermelho, entretanto, não ocorre essa formação na alíquota, indiciando a ausência de alumínio na amostra.
CrO4-2 + Ba(NO3)2 ⇄ BaCrO4 ↓ Precipitado Amarelo
3C22H14O9 + Al3+ ⇄ Al(C22H14O9)3 ↓ Precipitado Vermelho Gelatinoso
Ao adicionar o TAA e o aquecer em banho-maria, força-se a hidrólise do mesmo:
CH3CSNH2 + 2H2O ⇄ CH3COOH + NH4+ + H2S
Devido a produção de H2S decorrente da hidrólise de TAA e ao meio básico proveniente do tampão amoniacal, o equilíbrio é deslocado de tal forma que uma fonte exuberante de íons sulfeto (S-2) é formada, fonte esta consideravelmente maior do que a realizada anteriormente em meio ácido:
H2S + H2O ⇄ HS- + H3O+
HS- + H2O ⇄ S2- + H3O+
Ao adicionar essa fonte de íons sulfeto, 4 sulfetos insolúveis poderiam ter sido formados em relação ao nosso universo de possibilidades. Entretanto, o precipitado formado é preto, reduzindo o universo de possibilidades do grupo IIIB para Ni+2 ou Co+2.
Co2+ + S-2 ⇄ CoS ↓ Precipitado Preto
Ni2+ + S-2 ⇄ NiS ↓ Precipitado Preto
Zn+2 + S-2 ⇄ ZnS ↓ Precipitado Branco
Mn+2 + S-2 ⇄ MnS ↓ Precipitado Branco
A este precipitado preto é adicionado ácido nítrico concentrado, o que retorna os sulfetos para suas formas de íons; e em seguida, após levar a amostra ao aquecimento para expurgar o H2S, testes individuais são realizados em alíquotas separadas com DMG em meio básico, o que formaria um precipitado rosa carmim na presença de Ni+2; e com tiocianato de amônio e acetona em meio ácido,o que formaria um sistema bifásico azul-rosa na presença de Co+2 devido a formação de uma fase orgânica e uma fase aquosa:
NiS + 2HNO3 ⇄ Ni+2 + 2NO3- + H2S
CoS + 2HNO3 ⇄ Co+2 + 2NO3- + H2S
Ni+2 + DMG ⇄ Ni(DMG)2 ↓ Precipitado Rosa Carmim
Co2+ + 4SCN⇄  Co(SCN)42- Sistema Bifásico com Acetona
Entretanto, nota-se que nenhum precipitado carmim é formado com o DMG, evidenciando a ausência de Ni+2 e a formação do sistema bifásico mencionado ocorre, confirmando a presença de Co+2 
Conclusão
Dentro do universo de possibilidades dado, os cátions presentes são o Cr+2 e Co+2