SEPARAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS DO GRUPO V

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PRÁTICA 4: SEPARAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS DO GRUPO V
Luiza Aguiar do Nascimento
Rebecca Jasmim Pereira Ribeiro
1. Os cátions do grupo I (Prata, Chumbo e Mercúrio), conhecidos também como grupo dos cloretos insolúveis, podem ser identificados em uma solução por meio de reações de identificação onde as propriedades, como a solubilidade, dos elementos permitem a formação de precipitados, desprendimento de gases ou mudança de coloração. 
A prata (Ag) é um metal nobre de cor brilhante, relativamente mole, e é o melhor condutor de calor e eletricidade, pouco reativa, pertence ao Grupo 1b da tabela periódica, sua camada eletrônica externa possui uma estrutura 3d10, 4s1 e pode atuar em seus compostos com estados de oxidação (I), (II), e (III), embora em meio aquoso, praticamente só encontra-se como monovalente.
O Chumbo (Pb) É um metal de cor branco-azulado e brilho metálico (o brilho desaparece quando exposto ao ar, tornando-se cinza por se recobrir de uma camada de óxido), muito denso (d = 11,3 g.cm-3) e baixo ponto de fusão, funde a 328 °C. É dúctil e maleável e tão mole que se pode riscar com a unha, e cortar facilmente com uma faca. No estado sólido não é tóxico, mas seus vapores possuem uma grande toxicidade. É muito resistente ao ataque pelo ar e água.
Mercúrio (Hg) é um metal que em temperatura ambiente se encontra no estado liquido e é prateado e inodoro. O mercúrio pertence ao Grupo 2b na tabela periódica e faz parte dos metais de transição. Não é um bom condutor de calor, mas é ótimo condutor de eletricidade. É insolúvel em água e solúvel em ácido nítrico. Quando a temperatura é aumentada transforma-se em vapores tóxicos e corrosivos mais densos que o ar.
2. Utiliza-se ácido clorídrico diluído, porque ele é capaz de reagir com os cátions formando cloretos insolúveis e a diluição ocorre a frio, porque o PbCl2 não é muito solúvel em soluções frias, no entanto, sua solubilidade aumenta com o aumento da temperatura. Caso fosse utilizado ácido concentrado ao invés de diluído, o excesso de ácido levaria a formação de cloros-complexos solúveis (PbCl3-, AgCl2- e HgCl4-).
3. O “desproporcionamento” do Hg22+ acontece quando ocorre uma transformação parcial do mercúrio (I) em mercúrio (II) e, em parte também, mercúrio metálico. A importância qualitativa é que essa reação pode ser utilizada para diferenciar os íons mercúrio (I) dos íons chumbo (II) e prata (I).
4. Quando é utilizado HCl diluído a quantidade de íons cloreto aumenta então, o equilíbrio é deslocado para direita no sentido de formação de produtos, formando então mais precipitado (AgCl2) como é mostrado na equação abaixo:
e quando é adicionado amônia ao meio, ela reage com o precipitado e gera um complexo solúvel chamado diaminprata (Ag (NH3)2+).
Ao se adicionar HCl à solução, ele converte a amônia em íon amônio, que não reage com o íon Ag+, então o AgCl se precipita, já que a reação é deslocada para a esquerda.
5. O cloreto de chumbo (PbCl2) é insolúvel em água de acordo com a reação de equilíbrio, à temperatura constante:
Depois da centrifugação, estão presentes na solução as espécies Pb²+ e Cl-, adicionar HCl ao resíduo 1 que contém PbCl2 a quantidade de íons cloreto aumenta então o equilíbrio é deslocado no sentido de formação dos reagentes formando mais PbCl2, fazendo com que a quantidade do precipitado aumente. Portanto a função do HCl na água na lavagem do resíduo 1 é realizar a separação do PbCl2 da solução.
6. Os possíveis compostos que podem estar presentes na amostra são Pb(NO3)2, BaCl2, AgNO3 ou Hg(NO3)2. O primeiro procedimento foi adição de HCl no meio e observou-se a formação de um precipitado branco. Uma vez que o cloreto de bário (BaCl2) está em solução, a adição de mais íons cloreto no meio não formará precipitado do cátion Ba2+, logo, após esse procedimento foi possível separar os íons de chumbo (Pb2+), prata (Ag+) ou mercúrio (Hg22+) seguindo as reações:
Após o aquecimento da solução, percebeu-se que o precipitado foi diluído. A partir desta etapa já é possível eliminar a possível presença de íons prata ou mercúrio na solução, uma vez que os respectivos cloretos possuem solubilidade muito baixa, ao contrário do cloreto de chumbo que tem uma solubilidade relativamente alta. Na presença no dicromato de potássio (K2Cr2O7) um novo precipitado foi formado, o que pode corroborar na conclusão de que há íons chumbo presentes na solução. A equação que descreve essa reação é a seguinte:
Por fim, ao adicionar o hidróxido de sódio (NaOH), o precipitado formado anteriormente foi diluído mais uma vez segundo a reação abaixo. 
Essa etapa final confirma a presença dos íons Pb2+ na solução. Visto que o hidróxido de bário (Ba(OH)2) que poderia ser formado nesta última etapa é pouco solúvel, se houvesse íons bário na solução poderia ser observado a formação de precipitado, o que não ocorreu. Portanto, pode-se afirmar que há apenas o nitrato de chumbo (Pb(NO3)2) na solução.
7. Primeiramente, a amostra deve ser misturada em água. Dessa forma, o nitrato de mercúrio I (Hg2(NO3)2), se estiver presente na amostra, será solubilizado. O sobrenadante é então separado e testado com adição de amônia, assim, o mercúrio formará um precipitado negro. O precipitado restante pode ser misturado com água e aquecido em banho-maria. Dessa forma, o cloreto de chumbo (PbCl2) é dissolvido na água, e este sobrenadante pode ser testado com a adição de dicromato de potássio. Assim, se o cloreto de chumbo de fato estava na amostra, haverá a formação de um precipitado amarelo. O carbonato de chumbo II (PbCO3) pode ser diluído a partir da adição de uma solução concentrada de NaOH. O complexo formado é solúvel e pode ser separado caso seja formado precipitado. Essa solução pode então ser testada adicionando-se dicromato de potássio e ácido acético, formando então um precipitado amarelo novamente. Caso haja precipitado, indica a presença de Ag2S que pode ser diluído com adição de ácido nítrico, que, se adicionado ácido clorídrico por exemplo, precipitará um sólido branco, o cloreto de prata.
 
8. 
a) Para a identificação dos íons Hg22+ e Pb2+ em uma única solução, pode-se adicionar uma solução diluída de ácido clorídrico (HCl) para a formação dos precipitados Hg2Cl2 e PbCl2. Descartando o sobrenadante, pode-se lavar o precipitado com água destilada e aquecê-lo em banho-maria. Dessa forma, o cloreto de chumbo (PbCl2) será solubilizado. Portanto, o sobrenadante é separado e pode-se testar a presença de chumbo adicionando na solução o K2Cr2O7 que formará um precipitado amarelo. O precipitado de mercúrio pode ser testado adicionando-se hidróxido de amônio, formando assim um resíduo negro formado por Hg + HgNH2Cl.
b) Uma solução que contenha os íons Ag(NH3)2+ e Pb2+ pode ser identificada precipitando a prata a partir da adição de ácido nítrico (HNO3) e posteriormente, pode-se adicionar uma solução de ácido clorídrico para a precipitação do cloreto de chumbo.
9. 
a) O aquecimento facilita a diluição do cloreto de chumbo precipitado, no entanto, se a solução volta a resfriar, o precipitado é formado novamente impedindo a separação dos íons chumbo dos demais.
b) Se o precipitado não é lavado corretamente após a remoção do PbCl2, este precipitado pode ainda estar presente no sólido formado com os demais íons, dessa forma, prejudicando a análise, principalmente se esta for quantitativa.
10. 
a) O cloreto de prata pode ser dissolvido pela adição de amônia no meio.
b) A adição de hidróxido de amônio no meio pode causar a precipitação do mercúrio.
c) Adiciona-se água à mistura e a solução deve ser aquecida de modo a solubilizar o cloreto de chumbo, separando-o do cloreto de mercúrio.
d) Adicionar iodeto de potássio na mistura formará um precipitado amarelo com os íons chumbo na solução provindos do nitrato de chumbo II
e) Adicionar ácido clorídrico e aquecer a solução. Dessa forma o cloreto de chumbo é diluído e o cloreto de prata permanece sólido.
f) Ao misturar ácido clorídrico ao meio, a prata com oxidação 1+ seráprecipitada na forma de cloreto e o complexo permanece solúvel.
g) Adicionar ácido clorídrico. Assim, o cloreto de chumbo precipita mas o seu hidróxido permanece solúvel.
h) Se em solução, adiciona-se amônia na mistura, precipitando assim o Hg + HgNH2Cl.