Analítica Grupo II

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
CAMPUS UNIVERSITÁRIO MINISTRO PETRÔNIO PORTELLA
CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA - CCN
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
DISCIPLINA: QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA
DOCENTE: LUIZ ALVES MARINHO
ANÁLISE DOS CÁTIONS DO GRUPO II
Beatriz Rodrigues Lopes de Souza (20179019925)
Jurema Santana de Freitas (20179007209)
TannaVilarindo de Sousa (20179022555)
Yara Polianna Fonseca Pio (20179003021)
Teresina
Abril de 2018
RESUMO
 A análise e identificação dos cátions do grupo II: Pb2+, Bi3+ e Cu2+. Foi feita a partir das reações com C2H5NS, (NH4)2SO4, NH4OH, e identificação de cada um. Com o (NH4)2SO4 somente o Pb2+ precipitou. No NH4OH todos precipitaram e somente o Cu2+ dissolveu-se em excesso. Foi identificado a presença de chumbo em K2Cr2O7, de cobre em NH4 e [Fe(CN)6]4-, de Bi3+ com estanito de sódio. 
INTRODUÇÃO
Para fins de análise qualitativa sistemática, os cátions são classificados em cinco grupos, tomando-se por base sua peculiaridade a determinados reagentes. Pelo emprego sistemático desses assim chamados reagentes de grupo (que são específicos para cada grupo), podemos tirar conclusões sobre a presença ou ausência de grupos de cátions e também separar tais conjuntos para uma posterior análise (VOGEL, 1981).
Os cátions do grupo II não reagem com ácido clorídrico, mas formam precipitado com ácido sulfídrico em meio ácido mineral diluído. Os cátions do grupo II são tradicionalmente divididos em dois subgrupos: o subgrupo do cobre e do arsênio. Esta divisão é baseada na solubilidade dos precipitados de sulfetos em polissulfeto de amônio. Ao passo que os sulfetos do subgrupo do cobre são insolúveis nesse reagente, os do subgrupo do arsênio dissolvem-se com formação de tiossais (VOGEL, 1981). 
No subgrupo do cobre, temos: Mercúrio (II), chumbo (II), bismuto (III), cobre (II) e cádmio (II), dos quais serão analisados chumbo, bismuto e cobre. Os cloretos, nitratos e sulfatos dos cátions do subgrupo do cobre são bastante solúveis em água. Os sulfetos hidróxidos e carbonatos são insolúveis. Alguns cátions do subgrupo do cobre (mercúrio (II), cobre (II) e cádmio (II), tendem a formar complexos (amônia, íons cianeto etc.) (VOGEL, 1981).
O cobre acontece nos minérios de cuprita (Cu2O), calcopirita (CuFeS2) e outros, sendo este um bom condutor de eletricidade.O mais adequado dissolvente do cobre é HNO3. Há duas séries de compostos de cobre: os que provêm do ácido cuproso, Cu2O, sendo muito instável e então logo oxidado a compostos cúpricos e os que provem do óxido cúprico, CuO, que ao se dissolver em água apresentam coloração azul ou verde (GAUTO; GOLÇALVES; ROSA, 2013). 
O bismuto é um metal quebradiço, branco avermelhado. Este não é solúvel em HCl, e solúvel em H2SO4 concentrado quente e em água-régia, sendo o HNO3 o seu melhor dissolvente (GAUTO; GOLÇALVES; ROSA, 2013).
O chumbo é um metal cinza azulado, sendo macio, dúctil e mau condutor de energia. Este é preferencialmente encontrado no grupo II porque a sua separação como cloreto é incompleta no grupo I. É solúvel em solução de HNO3 liberando óxido nítrico e íons chumbo (II) (GAUTO; GOLÇALVES; ROSA, 2013).
OBJETIVOS
Gerais
Analisar e identificar por meio de análises qualitativas os cátions do grupo II (Pb2+, Bi3+ e Cu2+).
Específicos
Verificar a presença de cátions do grupo II em soluções;
Observar as reações e as formações de precipitado;
Analisar o produto das reações.
PARTE EXPERIMENTAL
Materiais e reagentes
Água destilada;  
Ácido acético 6 mol L-1; 
Acetato de amônio 0,5 mol L-1; 
Ácido nítrico 6 mol L-1; 
Banho-maria; 
Balão volumétrico; 
Balança analítica (EL-22OAB- BI, EVEN);
Bastão de vidro;
Béquer 50 mL;
Centrífuga;
Contas gotas; 
Dicromato de potássio 0,2 mol L-1; 
Estante; 
Ferrocianeto de potássio 0,2 mol L-1;  
Hidróxido de amônio 6 mol L-1; 
Hidróxido de sódio 6,0 mol L-1; 
Nitrato de Chumbo 0,2 mol L-1; 
Nitrato de Cobre 0,2 mol L-1; 
Nitrato de Bismuto 0,2 mol L-1; 
Sulfato de amônia 2,5 mol L-1; 
Tioacetamida 1,1 mol L-1; 
Tubos de ensaio. 
Procedimento experimental 
a) Reação com Tioacetamida  
Colocou-se em 2 tubos de ensaio 5 gotas de solução 0,2 mol L-1 de nitrato de [Pb2+, Bi3+ e Cu2+], em seguida diluiu-se cada solução com 10 gotas de água destilada. Adicionou-se a cada tubo 2 gotas de HNO3 6 mol L-1, aqueceu-se em banho-maria por 2 minutos e adicionou-se 5 gotas de tioacetamida 1,1 mol L-1. Centrifugou-se os precipitados obtidos e lavou-se os precipitados com água quente. Adicionou-se 15 gotas de HNO3 6,0 mol L-1 agitou-se por 2 minutos. 
b) Reação com Sulfato de Amônio 
Em 2 tubos de ensaio colocou-se 5 gotas de solução 0,2 mol L-1 de nitratos de [Pb2+, Bi3+ e Cu2+], 10 gotas de água destilada e 5 gotas de (NH4)2SO4 2,5 mol L-1. Deixou-se em repouso por 2 minutos e centrifugou-se no caso em que houve formação de precipitado. Tratou-se o precitado PbSO4 com 5 gotas de NH4Ac 0,5 mol L-1 e aqueceu-se em banho-maria. 
c) Reação com Hidróxido de Amônio 
Adicionou-se em 2 tubos de ensaio 5 gotas de solução 0,2 mol L-1 de nitratos de [Pb2+, Bi3+ e Cu2+], 10 gotas de água destilada e gotas de NH4OH 6 mol L-1. Observou-se a formação de precipitado, continuou-se adicionando NH4OH 6 mol L-1 e observou-se os casos em que houve dissolução dos precipitados.  
3.2.1 Reações de Identificação do Chumbo II 
a) Reação com Dicromato de Potássio 
Colocou-se em dois tubos de ensaio 10 gotas de solução de Pb(NO3)2 0,2 mol L-1 e 3 gotas de K2Cr207 0,2 mol L-1. Centrifugou-se e retirou-se o líquido. No tubo 2.1a, colocou-se NaOH 6,0 mol L-1 e no tubo 2.1b ácido nítrico 6,0 mol L-1, em seguida adicionou-se ácido acético e hidróxido de amônio nos tubos 2.1a e 2.1b, respectivamente.  
3.2.2 Reações de Identificação do Bismuto III 
a) Reação com Estanito de Sódio 
Adicionou-se em um tubo de ensaio 10 gotas de Bi(NO3)3 0,2 mol L-1 e 4 gotas de NH4OH 6 mol L-1. Centrifugou-se, retirou-se o líquido e tratou-se o precipitado com solução de estanito de sódio recém-preparada.  
3.2.3 Reação de Identificação do Cobre II 
a) Reação com Amônia 
Colocou-se em um tubo de ensaio 10 gotas de Cu(NO3)2 0,2 mol L-1 e gotas de NH4OH 6 mol L-1 até obter um precipitado azul de um sal básico de cobre, Cu(OH2).CuSO4. Continuou-se adicionando o reagente em excesso até obter o íon complexo de coloração azul intenso – Cu(NH3)42+. 
b) Reação com Ferrocioneto de Potássio 
Em um tubo de ensaio colocou-se 10 gotas de Cu(NO3)2 0,2 mol L-1 e gotas de HAc 6 mol L-1 até a solução tornar-se ácido. Adicionou-se 2 gotas de ferrocianeto de potássio 0,2 mol L-1.  
RESULTADOS E DISCUSSÃO
a) Reação com tioacetamida
O composto orgânico tioacetamida, CH3CSNH2, sofre hidrólise em água, particularmente a temperaturas mais altas, para H2S:
A hidrólise é tão leve em temperatura ambiente que uma solução 1M do composto sofre pouquíssima deterioração. Já em temperaturas acima de 80°C a hidrólise é suficiente para que uma solução de 1M produza uma solução saturada de H2S (SORUM; LAGOWSKI, 1997).
Os sulfetos CuS, Bi2S3 e PbS são formados como resultado da combinação dos cátions com os íons sulfeto produzidos por ionização do ácido fraco H2S (SORUM; LAGOWSKI, 1997):
O ácido nítrico diluído a quente dissolve o sulfeto de bismuto, liberando enxofre em forma de um precipitado branco (VOGEL, 1981):
O ácido nítrico concentrado a quente dissolve o sulfeto de cobre (II) liberando enxofre em forma de precipitado branco:
Quando fervido por mais tempo, o enxofre é oxidado a ácido sulfúrico e obtém-se uma solução límpida azul (VOGEL,1981).
O precipitado de sulfeto de chumbo decompõe-se ao adicionarmos ácido nítrico concentrado, formando-se um precipitado branco, finamente dividido, de enxofre elementar (VOGEL, 1981):
	Se a mistura for levada a ebulição o enxofre é oxidado pelo ácido nítrico a sulfato, formando-se imediatamente um precipitado branco de sulfato de chumbo, com a presença de íons dechumbo na solução (VOGEL,1981):
Reação com sulfato de amônio
Somente o chumbo precipitou, os demais (bismuto e cobre) não precipitaram.
A insolubilidade do sulfeto de chumbo se dá devido ao fato do cátion chumbo tornar seus compostos estáveis, formando as ligações entre ele e os ânions forte o suficiente para a água não ser capaz de separá-los. Após ser tratado com acetato de amônio, o PbSO4 se dissolve formando o complexo [Pb(Ac)4]2-:
c) Reação com hidróxido de amônio
A adição de NH4OH em uma solução contendo íons de bismuto, cobre e chumbo, primeiro precipita os hidróxidos de todos os três metais (SORUM; LAGOWSKI, 1997):
O precipitado hidróxido de cobre foi o único que se dissolveu em excesso de NH4OH dando a coloração azul intenso para a solução que o cobre está presente com o complexo [Cu (NH3)4]2+ (SORUM; LAGOWSKI, 1997):
As reações que causam a mudança de coloração da solução de cobre, sendo este facilmente hidratado, são devido a substituição de moléculas de água em torno do íon central por moléculas de amônia, formando complexos amoniacais. Após a formação destes complexos, a solução torna-se azul intenso.
Reação de Identificação do Chumbo II
a) Reação com dicromato de potássio
Dicromato de potássio em solução neutra de ácido acético ou de amônia forma um precipitado amarelo de cromato de chumbo:
O ácido nítrico e o hidróxido de sódio dissolvem o precipitado:
 	Ambas as reações são reversíveis. 
Reação de identificação do Bismuto III
a) Reação com estanito de sódio
Os íons de estanato são formados quando o SnCl2, adicionado como último reagente, reage com o excesso de NaOH que foi adicionado previamente (SORUM; LAGOWSKI, 1997):
A formação dos íons estanato pela ação do NaOH em SnCl2 é uma reação de duas etapas. Se o NaOH é adicionado, gota a gota, na solução de SnCl2 primeiro é formado um precipitado branco de Sn(OH)2:
Esse precipitado branco redissolve em mais NaOH para formar uma solução incolor e clara contendo íons tetrahidroxostannato (II) (SORUM; LAGOWSKI,1997):
A formação do precipitado preto de bismuto resulta da ação dos íons de estanato [Sn(OH)4]2- no hidróxido de bismuto Bi(OH)3 (SORUM; LAGOWSKI,1997): 
Reações de identificação do cobre II
a) Reação com amônia
Quando NH4OH é adicionado a uma solução contendo íons de cobre, primeiro é precipitado Cu(OH)2 com coloração azul:
O precipitado hidróxido de cobre dissolve-se em excesso de NH4OH dando a coloração azul intenso para a solução que o cobre está presente com o complexo tetraminocobre II [Cu (NH3)4]2+ (SORUM; LAGOWSKI, 1997):
b) Reação com ferrocianeto de potássio
Houve a formação de um precipitado marrom avermelhado de hexacianoferrato (II) de cobre (a coloração confirma a presença de cobre) de acordo com a equação abaixo:
 
A adição de ácido acético, deixou o meio ácido, facilitando assim, a reação do cobre com ferrocianeto de potássio. O mesmo precipitou facilmente devido a alta acidez do sistema. 
CONCLUSÃO
Foi observado as reações dos cátions do grupo II. Um dos reagentes utilizados foi a tiocetamida (CH3CSNH2) em que foram formados sulfetos por combinação desse grupo com a ionização de um ácido fraco, quando esse produto reagiu com o ácido nítrico houve a formação de precipitado. Utilizando também uma base como um dos reagentes, foi possível observar a formação de um precipitado branco, porém o hidróxido de bismuto formado não dissolveu com o excesso de NH4OH. A reação da base com o hidróxido de cobre forma um precipitado de coloração azul e com excesso dissolve-se. Portanto, notou-se diferentes resultados ao reagir chumbo, bismuto e cobre com os sistemas ácidos e básicos, sendo possível assim identificar e analisar o grupo.
REFERÊNCIAS 
GAUTO, Marcelo; GONÇALVES, Fábio; ROSA, Gilber. Química Analítica: práticas de laboratório. Porto Alegre: Bookman, 2013.
LADOWSKI, J. J; SORUM, C. H. Introduction to Semimicro Qualitaive Analysis. 5. ed. New Jersey: Prentice-Hall Inc, 1977. 
VOGEL, A. I. Química analítica qualitativa. 5. ed. São Paulo: Editora Mestre Jou,
1981.