Relatório grupo III

Prévia do material em texto

MARCHA ANALÍTICA DO GRUPO III E 
IDENTIFICAÇÃO DOS COMPONENTES 
DE UMA AMOSTRA DESCONHECIDA 
 
 
 
ALUNA: ARIEL MACHADO DE ARAUJO 
DRE: 117052514 
PROFESSORA: CELESTE 
 
DATA DE REALIZAÇÃO: 03/09/2018 e 10/09/2018 
DATA DE ENTREGA: 22/10/2018 
I – Introdução 
O grupo III é constituído pelos cátions Fe3+, Al3+, Cr3+, Co2+, Ni2+, Zn2+ e Mn2+, os quais 
precipitam com gás sulfídrico, na presença do cloreto de amônio, a partir de soluções 
tornadas alcalinas pela a amônia. Os metais, com exceção do alumínio e do cromo que 
são precipitados como hidróxidos devido à hidrólise completa dos sulfetos em solução 
aquosa, são precipitados como sulfetos. O ferro, alumínio e cromo (frequentemente 
acompanhados de um pouco de manganês) também são precipitados como hidróxidos 
pela solução de amônia na presença de cloreto de amônio, enquanto os outros metais do 
grupo permanecem em solução e podem ser precipitados como sulfetos pelo gás 
sulfídrico. Portanto, subdivide-se o grupo em duas partes: Grupo IIIA (Fe3+, Al3+ e Cr3+) 
e grupo IIIB (Ni2+, Co2+, Mn2+ e Zn2+).[1] 
 
II – Objetivos 
Realizar a marcha analítica para os cátions do grupo III e identificar os componentes de 
uma amostra desconhecida. 
 
III – Procedimentos 
Parte 1: Marcha Analítica para os Cátions do Grupo III 
a) Em sete tubos de ensaio, colocou-se 5 gotas de solução de Fe3+, Al3+, Cr3+, Co2+, 
Ni2+, Zn2+ e Mn2+, respectivamente. Adicionou-se, em cada um deles, gotas de 
NH4OH diluído. Depois, excesso do reagente. 
 
b) Efetuou-se procedimento semelhante ao anterior, porém utilizando NaOH diluído 
como reagente. 
 
c) Em outros sete tubos, colocou-se 5 gotas de solução de Fe3+, Al3+, Cr3+, Co2+, 
Ni2+, Zn2+ e Mn2+, respectivamente. Adicionou-se, em cada tubo, NH4Cl(s) e 
NH4OH diluído, gota a gota agitando. Após isso, acrescentou-se excesso do 
reagente. Reservou-se as soluções amoniacais de Co2+, Ni2+, Zn2+ e Mn2+ para o 
ensaio seguinte. 
 
d) Aqueceu-se em banho-maria as soluções amoniacais reservadas e adicionou-se 5 
gotas de TAA em cada uma delas. Agitou-se e manteve-se o aquecimento por 3 
minutos. Centrifugou-se e separou-se o sobrenadante do precipitado. Em seguida, 
testou-se a solubilidade dos precipitados em HNO3 concentrado. 
 
e) Adicionou-se 5 gotas de solução de Mn2+ e uma gota de HCl diluído à um tubo de 
ensaio. Aqueceu-se e adicionou-se 3 gotas de TAA. Agitou-se e manteve-se o 
aquecimento por 3 minutos. Após isso, adicionou-se NH4OH diluído e observou-
se. 
 
f) Em um tubo de ensaio, adicionou-se 5 gotas de solução de Cr3+ e 5 gotas de NaOH 
diluído. Em seguida, adicionou-se 2 gotas de solução de H2O2 (concentração 10 
volumes). Então colocou-se a mistura para aquecer em banho-maria até o 
desaparecimento das bolhas de O2. Posteriormente, adicionou-se HAc 
concentrado e Ba(NO3)2. Agitou-se a mistura com o auxílio de um bastão de vidro 
e observou-se a formação de um precipitado amarelo. 
 
g) A 5 gotas de Mn2+ juntou-se uma pequena porção de NaBiO3 e 3 gotas de HNO3 
concentrado. Agitou-se e observou-se a mudança de coloração. 
 
h) Em dois tubos de ensaio colocou-se 5 gotas de solução de Fe3+. A um dos tubos 
adicionou-se gotas de solução de K4[Fe(CN)6] e, a outro, adicionou-se gotas de 
solução de NH4SCN. Observou-se mudança de coloração em ambos os casos. 
 
i) Em outro tubo de ensaio colocou-se 5 gotas de solução de Ni2+, acrescentou-se 
gotas de NH4OH e gotas de dimetilglioxima (DMG). 
 
j) A 5 gotas de solução de Co2+ adicionou-se uma gota de solução de HAc 
concentrado. Em seguida, adicionou-se uma gota de tiocianato de amônio e 5 
gotas de acetona. Observou-se alteração de coloração. 
 
k) Colocou-se 5 gotas de solução de Al3+ em um tubo de ensaio. Depois, adicionou-
se uma pequena porção de NH4Cl(s) e uma gota de NH4OH diluído e observou-se 
a formação de um precipitado gelatinoso. 
 
Parte 2: Identificação dos Componentes de uma Amostra Desconhecida 
a) Em um tubo de ensaio colocou-se 10 gotas da amostra. Em seguida, adicionou-se 
3 gotas de HCl diluído. Depois disso, ajustou-se o pH para levemente ácido por 
meio da adição de NH4OH diluído até um pH levemente básico ser obtido, e após 
isso três gotas de HCl diluído foram adicionadas. 
 
b) Então, adicionou-se 5 gotas de TAA à solução e colocou-se a mistura para aquecer 
em banho maria por 5 minutos. Logo após, observou-se a formação de um 
precipitado preto e colocou-se o tubo na centrífuga. Separou-se o precipitado do 
decantado para análises posteriores. 
 
c) Ao precipitado adicionou-se HNO3 até cobrir o mesmo e aqueceu-se a mistura em 
banho maria por cerca de 5 minutos. Com a solução resultante desse aquecimento 
separou-se uma alíquota e realizou-se um teste específico para o Cu2+, utilizando 
como reagente NH4OH concentrado. 
 
d) Ao sobrenadante adicionou-se 3 gotas de HCl concentrado, NH4Cl(S) e NH4OH 
concentrado até meio alcalino e observou-se a formação de precipitado marrom 
avermelhado. Centrifugou-se e separou-se o precipitado do sobrenadante. 
 
e) Lavou-se o precipitado obtido na etapa anterior com água destilada quente e, em 
seguida, adicionou-se HCl diluído até que todo o precipitado fosse solubilizado. 
Então adicionou-se NH4SCN para efetuar o teste específico para Fe3+. 
 
IV – Resultados e Discussão 
Parte 1: Marcha Analítica para os Cátions do Grupo III 
Cátion NH4OH(dil) NaOH(dil) 
NH4Cl(s) + 
NH4OH(dil) 
TAA HNO3(conc) 
Fe3+ 
Fe(OH)3 ↓ 
(marrom) 
Fe(OH)3 ↓ 
(marrom) 
Fe(OH)3 ↓ 
(marrom) 
- Solúvel 
Al3+ 
Al(OH)3 ↓ 
(branco) 
[Al(OH)4]
- 
(incolor) 
Al(OH)3 ↓ 
(branco) 
- Solúvel 
Cr3+ 
Cr(OH)3 ↓ 
(verde 
acizentado) 
[Cr(OH)4]
- 
(verde) 
Cr(OH)3 ↓ 
(verde 
acizentado) 
- Solúvel 
Co2+ 
[Co(NH3)6]
2+ 
(marrom) 
ou 
Co(OH)NO3↓ 
(azul 
esverdeado) 
Co(OH)NO3↓ 
(azul 
esverdeado) 
ou 
Co(OH)2 ↓ 
(rosa) 
Co(OH)NO3↓ 
(azul 
esverdeado) 
ou 
[Co(NH3)6]
2+ 
(marrom) 
CoS ↓ 
(preto) 
Solúvel 
Ni2+ 
[Ni(NH3)6]
2+ 
(azul) 
Ni(OH)2 
(verde claro) 
[Ni(NH3)6]
2+ 
(azul) 
NiS ↓ 
(preto) 
Solúvel 
Zn2+ 
Zn(OH)2 
(solúvel) 
- 
Zn(OH)2 
(solúvel) 
ZnS ↓ 
(branco) 
Solúvel 
Mn2+ 
Mn(OH)2 ↓ 
(bege) 
Mn(OH)2 ↓ 
(bege) 
- 
MnS ↓ 
(rosa) 
Solúvel 
Tabela 1: Resultados da Marcha Analítica 
a) Após a adição de NH4OH diluído a cada tubo contendo os respectivos cátions, Fe3+, 
Al3+, Cr3+, Co2+, Ni2+, Zn2+ e Mn2+, observou-se a formação de precipitados nos 
tubos que continham os cátions Fe3+, Al3+, Cr3+, e Mn2+ ,formação de complexos 
coloridos com os cátions Co2+ e Ni2+ e um composto solúvel e incolor com Zn2+ 
como descrito na tabela 1. As seguintes reações demonstram o ocorrido: 
 
Fe3+ + 3NH3 + 3H2O → Fe(OH)3↓ + 3NH4+ (1)[1] 
Al3+ + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4+ (2)[1] 
Cr3+ + 3NH3 + 3H2O → Cr(OH)3↓ + 3NH4+ (3) [1] 
 
No caso do cobalto, podem ocorrer duas reações. Na ausência de sais de amônio, 
pequenas quantidades de amônia precipitam o sal básico como na reação a seguir: 
 
Co2+ + NH3 + H2O + NO3
- → Co(OH)NO3↓ + NH4+ (4) [1] 
 
O excesso do reagente dissolve o precipitado, formando íons hexamino-cobaltato 
(II): 
 
Co(OH)NO3↓ + 6NH3 → [Co(NH3)6]2+ + NO3- + OH- (5) [1] 
 
O Ni2+ reage com NH3, formando um precipitado verde, Ni(OH)2, que se dissolve 
em excesso de reagente: 
 
Ni2+ + 2NH3 + 2H2O + NO3
- → 2Ni(OH)2↓ + 2NH4+ (6) [1] 
Ni(OH)2↓ + 6NH3 → [Ni(NH3)6]2+ 2OH- (7) [1] 
a solução torna-se azul intensa devido a formação do complexo. Se os sais de 
amônio estiverem presentes, nenhuma precipitação ocorrerá, mas o complexo será 
formado imediatamente.O Zn2+, na presença de amônia, forma um precipitado branco de hidróxido de 
zinco, facilmente solúvel em excesso de reagente e em soluções de sais de amônio, 
devido à produção de tetraminozincato (II). A não precipitação do hidróxido de 
zinco pela solução de amônia na presença de cloreto de amônio é devido ao 
abaixamento da concentração do íon hidroxila para um valor tal que o produto de 
solubilidade do Zn(OH)2 não é alcançado. 
 
Zn2+ + 2NH3 + 2H2O ↔ Zn(OH)2↓ + 2NH4+ (8) [1] 
Zn(OH)2↓ + 4NH3 ↔ [Zn(NH3)4]2+ + 2OH- (9) [1] 
 
Em solução de amônia há precipitação parcial de hidróxido de manganês, 
inicialmente branco, mas depois torna-se bege: 
 
 
Mn2+ + 2NH3 + 2H2O ↔ Mn(OH)2↓ + 2NH4+ (10) [1] 
 
b) Em solução de NaOH, ocorreram as seguintes reações: 
 
O Fe3+ reagiu com a base forte, formando o hidróxido de ferro (III) de coloração 
marrom avermelhado: 
 
Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3↓ (11) [1] 
 
Em pequenas quantidades de hidróxido de sódio, há formação de Al(OH)3, 
precipitado branco: 
 
Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓ (12) [1] 
 
Mas o precipitado dissolve-se em excesso de reagente, formando íons 
tetrahidroxialuminato (incolor): 
 
Al3+ + 3OH- → [Al(OH)4]- (13) [1] 
 
Assim como o observado para o Al3+, o Cr3+ forma hidróxido na presença de 
pequenas quantidades de NaOH: 
 
Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3↓ (14) [1] 
 
Todavia, na presença de excesso de reagente, o precipitado dissolve-se facilmente, 
havendo formação de íons tetrahidroxicromato (III) de coloração verde: 
 
Cr(OH)3↓ + OH- ↔ [Cr(OH)4]- (15) [1] 
 
 
Em solução de hidróxido de sódio a frio, ocorre a precipitação de um sal básico 
azul: 
 
Co2+ + OH- + NO3
- → Co(OH)NO3↓ (16) [1] 
 
Com a adição de excesso de reagente, o sal básico é transformado em um 
precipitado rosa de hidróxido de cobalto (II): 
 
Co(OH)NO3↓ + OH- → Co(OH)2↓ + NO3- (17) [1] 
 
O níquel reage com o NaOH, formando hidróxido de níquel (II) de coloração 
verde: 
 
Ni2+ + 2OH- → Ni(OH)2↓ (18) [1] 
 
De forma semelhante ao níquel (II), o Zn2+ reage com hidróxido de sódio, 
formando um precipitado branco gelatinoso, hidróxido de zinco: 
 
Zn2+ + 2OH- ↔ Zn(OH)2↓ (19) [1] 
 
Assim também ocorre com o Mn2+: 
 
Mn2+ + 2OH- → Mn(OH)2↓ (20) [1] 
 
Nesse caso, o produto da reação é o hidróxido de manganês (II) que possui 
coloração bege. 
 
c) Na presença de tampão amoniacal, observou-se os mesmo resultados do 
procedimento a, realizado somente na presença de amônia. Com exceção do Mn2+, 
pois o Mn(OH)2, formado na presença de NH3, é solúvel em sais de amônio. Isso 
porque na presença de sais de amônio, nenhuma precipitação ocorre, devido à 
queda de concentração do íon hidroxila e a consequente incapacidade para 
alcançar o Mn(OH)2. 
 
d) Após ter realizado o procedimento anterior, reservou-se os tubos contendo Co2+, 
Ni2+, Zn2+ e Mn2+ e a cada uma destas adicionou-se TAA aquecendo-as em banho 
baria por determinado tempo até que se obteve a formação de precipitados na 
forma de sulfetos: 
Co2+ + S2- → CoS↓ (21) [1] 
Ni2+ + S2- → NiS↓ (22) [1] 
Zn2+ + S2- → ZnS↓ (23) [1] 
Mn2+ + S2- → MnS↓ (24) [1] 
 
Depois, testou-se a solubilidade dos precipitados em HNO3 concentrado e 
verificou-se que todos foram solúveis. 
 
e) Ao adicionar TAA a solução de Mn2+ na presença de HCl diluído e, após 
aquecimento, nada ocorreu, ou seja, em meio ácido não ocorreu a precipitação de 
sulfeto de manganêns (II). Contudo, ao adicionar NH4Cl diluído à solução, 
observou-se a formação do precipitado, como esperado. Uma vez que a 
precipitação de sulfetos se dá em meio alcalino. 
 
f) Neste procedimento, já descrito anteriormente, observou-se a conversão do íon 
Cr3+(verde) em CrO4
2-(amarelo) através da reação de oxirredução promovida pela 
reação em meio alcalino com H2O2 (peróxido de hidrogênio). Primeiramente, 
ocorre a reação (15) e, após a adição de H2O2, obtém-se uma solução amarela 
devido à oxidação do cromo (III) a cromato: 
 
2[Cr(OH)4]
- + 3H2O2 + 2OH
- → 2CrO42- +8H2O (25) [1] 
 
Posteriormente a total decomposição do peróxido de hidrogênio, acidificou o 
meio com HAc concentrado e adicionou-se Ba(NO3)2. Agitou-se e observou-se a 
formação de um precipitado amarelo claro, o cromato de bário: 
 
Ba2+ + CrO4
2- → BaCrO4↓ (26) [1] 
 
g) Com a adição de NaBiO3 e HNO3 concentrado a solução de Mn2+, observou-se 
que a solução tornou-se violeta intenso: 
 
2Mn2+ + 5NaBiO3 + 14H
+ → 2MnO4- + 5Bi3+ + 5Na+ + 7H2O (27) [1] 
 
h) Depois de adicionar gotas de solução de K4[Fe(CN)6] ao primeiro tubo contendo 
Fe3+, observou-se que a formação de um precipitado de coloração azul Prússia, o 
hexacianoferrato de ferro (III): 
 
4Fe3+ + 3Fe[Fe(CN)6]
4- → Fe4[Fe(CN)6]3 (28) [1] 
 
Ao outro tubo contendo solução de Fe3+ adicionou-se gotas de solução de 
NH4SCN e a solução tornou-se vermelha intensa, devido a formação de um 
complexo não dissociado de tiocianato de ferro (III): 
 
Fe3+ + 3SCN
- → Fe(SCN)3 (29) [1] 
 
i) Após adicionar NH4OH diluído e gotas de dimetilglioxima (DMG) em um tubo 
contendo solução de Ni2+, observou-se a formação de um precipitado rosa intenso 
de dimetilglioxima de níquel: 
 
Imagem 1: Reação de Ni2+ com dimetilglioxima[2] 
j) Depois de adicionar HAc concentrado, tiocianato de amônio e acetona, observou-
se a formação de uma coloração azul devido à formação de íons 
tetratiocianatocobaltato (II): 
 
Co2+ + 4SCN- → [Co(SCN)4]2- (30) [1] 
 
k) Ao adicionar o tampão amoniacal à solução de Al3+, observou-se a formação de 
um precipitado branco gelatinoso de Al(OH)3, como já demonstrado na reação 
(2). 
 
Parte 2: Identificação dos Componentes de uma Amostra Desconhecida 
a) Primeiramente, adicionou-se o HCl diluído e observou-se que não houve 
precipitação, o que indica que não havia cátions do grupo I na amostra. Em 
seguida, ajustou-se o pH para levemente ácido, pois assim o equilíbrio é deslocado 
de forma a controlar a disponibilidade de sulfeto, que foi inserido no meio quando 
o TAA foi adicionado. 
 
b) Após a adição de TAA e aquecimento, observou-se formação de um precipitado 
preto, que indicou que havia pelo menos um cátion do grupo II na amostra. 
 
c) Depois de centrifugar e separar o precipitado preto do sobrenadante, adicionou-se 
HNO3 diluído ao precipitado e aqueceu-se a mistura em banho maria. A solução 
resultante desse aquecimento não apresentou precipitação, indicando que não 
continha mercúrio na amostra. Em seguida, coletou-se uma alíquota dessa solução 
para realizar o teste específico para o Cu2+ devido à cor azul esverdeada observada 
nessa solução. Após adição de NH4OH concentrado à alíquota, a solução tornou-
se azul intensa devido a formação do complexo [Cu(NH3)4]2+, confirmando assim 
a presença do cátion Cu2+ na amostra. (Reações demonstradas no relatório II.) 
 
d) Posteriormente a adição de 3 gotas de HCl concentrado, NH4Cl(S) e NH4OH 
concentrado, observou-se a formação de um precipitado marrom avermelhado, o 
que indica a presença de um cátion do grupo III, uma vez que já era sabido que só 
haviam dois cátions em solução e um já fora descoberto. 
 
e) Após separar o decantado do precipitado formado no processo anterior e lavar o 
mesmo com água destilada quente, acrescentou-se HCl diluído até todo o 
precipitado ser solubilizado. Como a solução era inicialmente verde e sabia-se que 
haviam apenas dois cátions, suspeitou-se da presença de Fe3+ (solução amarela) 
que junto com Cu2+ (solução azul) em solução, formam uma solução de coloração 
verde devido a mistura das cores amarelo e azul. Então, realizou-se o teste 
específico para Fe3+adicionando NH4SCN à solução e verificou-se que esta 
tornou-se vermelha intensa por causa da formação de um complexo não 
dissociado de tiocianato de ferro (III), como demonstrado na reação (29). Com 
isso, constatou-se que havia Fe3+ na amostra. 
 
V – Conclusão 
Através dos procedimentos descritos foi possível realizar a marcha analítica do grupo III 
assim como identificar os componentes da amostra desconhecida, sendo estes os cátions 
Cu2+ e Fe3+. 
 
VI – Bibliografia 
 [1] - VOGEL, Arthur I. Química Analítica Qualitativa. 5 ed. rev. por G. 
Svehla. – São Paulo: Mestre Jou, 1981. 
 
 [2]<http://centros.edu.xunta.es/iesasardineira/web_CS/explicasencilla/gravimetri
as.pdf>