Estudo dos CÁTIONS DO GRUPO 1

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INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA 
LICENCIATURA EM QUÍMICA 
QUÍMICA ANALÍTICA EXPERIMENTAL 
Profa. Dra. Andreza Maria Lima Pires 
 
 
 
 
ESTUDO DOS CÁTIONS DO GRUPO I 
 
 
Bernardino Joaquim Caluaco 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Acarape 
2019 
INTRODUÇÃO 
A Química Analítica estuda o conjunto de princípios, leis e técnicas cuja finalidade é a 
determinação da composição química de uma amostra natural ou artificial. O conjunto de 
técnicas de operação para atingir este objetivo constitui a Análise Química. Não existindo um 
esquema ideal para análise qualitativa, pelo qual cada íon seria caracterizado quando estivesse 
sozinho ou mesmo na presença de um grande número de outros íons, faz-se necessária 
classificação dos íons em grupos, baseando-se em algumas propriedades comuns a todos os 
íons de um determinado grupo em relação a alguns reagentes que se denominam reagentes de 
grupo. (OLIVEIRA et al, 2006) 
Para análise sistemática, dividem-se os ânions dos cátions em diferentes grupos analíticos. Por 
sua vez, dentro destes dois grupos, também há uma separação, tomando-se como base a 
peculiaridade que cada cátion ou ânion possui a determinados reagentes. (VOGEL, 1981) 
Os reagentes de grupos devem responder a determinadas exigências, tais como: 
Precipitar os cátions do grupo quase quantitativamente (a concentração do cátion em 
solução após precipitação não deve ser superior a 10-6 g/L); 
> podem precipitar os cátions dos grupos anteriores, mas não os dos grupos posteriores; 
O precipitado formado deve dissolver-se facilmente em ácidos, para que seja possível 
continuar a análise; 
O excesso de reagente adicionado não deve impedir a identificação dos íons em 
solução. 
 
Os cátions são classificados em cinco grupos. Estes grupos podem ser identificados por 
números, pelo reagente de grupo ou por um dos cátions. A identificação e, também, o número 
do grupo variam de acordo com os autores. Segundo Vogel (1981), os cátions são divididos da 
seguinte maneira: 
Grupo I: Chumbo, mercúrio (I) e prata; 
Grupo II: Mercúrio (II), cobre, bismuto, cádmio, arsênio (III), arsênio (V), antimônio (III), 
antimônio (V), estanho (II), estanho (III) e estanho (IV). Os quatro primeiros formam o 
subgrupo IIA, e os seis últimos o subgrupo IIB; 
Grupo III: Cobalto (II), níquel (II), ferro (II), ferro (III), cromo (III), alumínio, zinco e 
manganês (II); 
Grupo IV: Cálcio, estrôncio e bário; 
Grupo V: Magnésio, sódio, potássio, amônio, lítio e hidrogênio. 
 Neste trabalho nos focaremos no estudo do Grupo I da classificação dos cátions na análise 
qualitativa. O reagente deste grupo (que forma precipitado com os cátions) é o ácido clorídrico 
diluído. 
 
 
ESTUDO DOS CÁTIONS DO GRUPO I 
 
Sendo o reagente do grupo o ácido clorídrico (HCl), formam-se precipitados brancos: cloreto 
de chumbo, PbCl2 (s), cloreto de mercúrio (I), Hg2Cl2(s), e cloreto de prata, AgCl (s). 
O ácido clorídrico é utilizado como reagente de grupo por fornecer simultaneamente os 
íons Cl- e os íons H+, uma vez que o meio deve estar suficientemente ácido para evitar a 
precipitação dos oxicloretos de bismuto (III) (Grupo IIA) e de antimônio (III) (Grupo IIB): 
Bi3+ + C1- + HO → BiO.C1(s) + 2H
+ 
Sb3+ + CI- + HO → SbO.C1(s) + 2 H
+ 
Porém, um excesso de ácido deve ser evitado para impedir a formação dos clorocomplexos dos 
cátions do Grupo I, fracamente dissociados: 
Pb2+ + 3 PbC13 
AgC12 
HgC14 + Hg (l) 
O cloreto de chumbo é ligeiramente solúvel em água e, por esta razão, o chumbo nunca é 
precipitado quando se adiciona ácido clorídrico diluído à amostra. Os íons chumbo restantes 
são, quantitativamente, precipitados com sulfeto de hidrogênio em meio ácido, junto com os 
cátions do Grupo II. 
Os nitratos destes cátions são muito solúveis. Entre os sulfatos, o de chumbo é praticamente 
insolúvel, enquanto o de prata se dissolve muito mais facilmente. A solubilidade do sulfato de 
mercúrio (I) situa-se entre os dois anteriores. 
Os brometos e iodetos são também insolúveis, embora a precipitação dos halogenetos de 
chumbo seja incompleta e os precipitados se dissolvam lentamente em água quente. 
No sentido geral, pode-se afirmar que os seus sulfetos são insolúveis. Os acetatos são mais 
solúveis, embora o acetato de prata possa ser precipitado a partir de soluções mais concentradas. 
Os hidróxidos e os carbonatos são precipitados com uma quantidade equivalente de reagente, 
porém o excesso pode funcionar de várias maneiras. Também há diferenças quanto ao seu 
comportamento em relação à amônia. 
Os íons prata e chumbo aparecem em soluções aquosas na forma de seus respectivos cátions, 
Ag+ e Pb2+ enquanto o íon mercúrio(l) se apresenta na sua forma dímera, Hg2+ 
 
CHUMBO, Pb (Massa atômica relativa = 207,19) 
O chumbo é um metal cinza azulado com uma alta densidade (11,48 g/ml à temperatura 
ambiente). Dissolve-se facilmente em concentração média de ácido nítrico (8M), formando, na 
reação, o óxido de nitrogênio: 
3Pb + 8HNO3 → 3Pb
2+ + 6NO3
− + 2NO↑ + 4H2O 
O gás incolor de dióxido de nitrogênio, quando misturado com o ar, oxida-se a dióxido de 
nitrogênio vermelho: 
(Incolor) + O2↑ → 2NO2↑ (vermelho) 
Com ácido nítrico concentrado, forma-se uma película protetora de nitrato de chumbo na 
superfície do metal, que evita sua dissolução. O ácido clorídrico diluído ou sulfúrico têm pouco 
efeito, devido à formação de cloreto de chumbo ou sulfato de chumbo insolúvel na superfície. 
Reações dos íons chumbo (II): Uma solução 0,25 mol/l de nitrato de chumbo ou 0,25 mol/l 
de acetato de chumbo pode ser usada para o estudo destas reações. 
1. Ácido clorídrico diluído (ou cloretos solúveis): Forma-se um precipitado branco em solução 
fria e não muito diluída: 
Pb2+ + 2Cl- → PbCl2↑ 
2. Sulfeto de hidrogênio (gás sulfídrico) em meio neutro ou ligeiramente ácido: Forma-se um 
precipitado preto de sulfeto de chumbo. 
Pb2+ + H2S → PbS↓ + 2H
+ 
A precipitação é incompleta na presença de ácidos minerais fortes em concentração superiores 
à 2mol/l. Devido aos íons hidrogênio formados na reação acima, recomenda-se tamponar a 
mistura com acetato de sódio. Introduzindo gás sulfídrico numa mistura que contenha um 
precipitado branco de cloreto de chumbo, este é convertido em sulfeto de chumbo (preto) por 
uma reação de intercâmbio de precipitado: 
PbCl2↑ + H2S → PbS↓ + 2H
+ + 2Cl- 
3. Solução de amônia: Precipitado branco de hidróxido de chumbo. 
 
MERCÚRIO, Hg (Massa atômica relativa = 200,59) – MERCÚRIO (I) 
O mercúrio é um metal branco prateado, líquido nas temperaturas normais e apresenta um peso 
específico de 13,534 g/ml à 25oC. Não é atacado pelo ácido clorídrico ou pelo ácido sulfúrico 
2mol/l, mas reage prontamente com o ácido nítrico. A frio e em concentração média de ácido 
nítrico 8mol/l, com excesso de mercúrio, produz íon mercúrio (I). 
Reações dos íons mercúrio (I): Emprega-se para estudo destas reações o nitrato de mercúrio (I) 
0,05mol/l. 
1. Ácido clorídrico diluído (ou cloretos solúveis): Precipitado branco de cloreto de mercúrio (I) 
calomelano: 
Hg2
2+ + 2Cl- → Hg2Cl2↓ 
O precipitado é insolúvel em ácidos diluídos. Uma solução de amônia converte o precipitado 
numa mistura de amido cloreto de mercúrio (II) e, em parte, em mercúrio metálico. Tal reação 
pode ser utilizada para diferenciar os íons mercúrio (I) dos íons chumbo (II) e prata (I). 
2. Sulfeto de hidrogênio em meio neutro ou ácido fraco: Precipitado preto constituído por uma 
mistura de sulfeto de mercúrio (II) e mercúrio metálico. 
Hg2
2+ + H2S → Hg↓ + HgS↓ + 2H
+ 
Devido ao produto de solubilidade extremamente baixo de sulfeto de mercúrio (II), essa reação 
é sensível. 
3. Hidróxido de sódio: Precipitado preto que é uma mistura de mercúrio metálico e amidonitrato 
básico de mercúrio (II), que é ele mesmo um precipitado branco. 
2 Hg2
2++ NO3
−+ 4NH3 + H2O → HgO.Hg\NO3
/NH2
↓ + 2Hg↓ + 3NH4
+ 
Esta reação pode ser utilizadapara diferenciar os íons mercúrio (I) e mercúrio (II). 
4. Hidróxido de sódio: Precipitado preto de óxido de mercúrio (I): 
Hg2
2+ + 2OH- → Hg2O↓ + H2O 
O precipitado é insolúvel em excesso de reagente, porém facilmente solúvel em ácido nítrico 
diluído. Por ebulição, a coloração do precipitado passa a cinza devido à desproporcionação na 
formação do óxido de mercúrio (II) e do mercúrio metálico: 
Hg2O↓ → HgO↓ + Hg↓ 
PRATA, Ag (Massa atômica relativa = 107,868) 
A prata é um metal branco, maleável e dúctil. Apresenta um elevado peso específico (10,5 g/ml) 
e funde a 960,5oC. É insolúvel em ácidos mais concentrados, tais como: ácido nítrico (8mol/l) 
(a) ou em ácido sulfúrico concentrado e quente (b): 
6Ag + 8 HNO3 → 6Ag
+ + 2NO↑ +6NO3
− + 4H2O (a) 
2Ag + 2H2SO4 → 2Ag
+ + SO4
2− + SO2↑ + 2H2O (b) 
A prata em solução forma íons monovalentes incolores. Os compostos de prata (II) não são 
estáveis, mas desempenham uma função importante nos processos de oxirredução catalisados 
pela prata. O nitrato de prata é facilmente solúvel em água, e o acetato, nitrito e sulfato de prata 
são menos solúveis, enquanto todos os outros compostos de prata são insolúveis. Os complexos 
de prata, não obstante, são solúveis, os halogenetos de prata são sensíveis à luz, sendo esta 
caraterística amplamente utilizada em fotografia. 
 
Reações dos íons prata (I): Deve-se utilizar uma solução 0,1 mol/l de nitrato de prata para 
estas reações. 
1. Ácido clorídrico diluído (ou cloretos solúveis): Precipitado branco de prata. 
Ag+ + Cl- → AgCl↓ 
A precipitação não ocorre com ácido clorídrico concentrado. Decantando-se o líquido sobre o 
precipitado, ele se dissolve em ácido clorídrico concentrado, formando o complexo 
dicloroargentato: 
AgCl↓ + Cl- → [AgCl2]
- 
Por diluição com água, o equilíbrio desloca-se para a esquerda, reaparecendo o precipitado. 
2. Sulfeto de hidrogênio (gás sulfídrico ou solução aquosa saturada) em meio neutro ou 
acidulado: Precipitado preto de sulfeto de prata. 
2Ag+ + H2S → AgCl↓ + 2H
+ 
O ácido nítrico concentrado a quente decompõe o sulfeto de prata, permanecendo o enxofre em 
forma de precipitado branco: 
3Ag2S↓ + 8HNO3 → S↓ + 2NO↑ + 6Ag
+ + 6NO3
− + 4H2O 
A reação pode ser melhor compreendida, quando desmembrada em dois estágios: 
3Ag2S↓ + 2HNO3 → S↓ + 2NO↑ + 3Ag2O↓ + H2O 
3Ag2S↓ + 6HNO3 → 6Ag
+ + 6NO3
− + 3H2O 
3. Solução de amônia: Precipitado marrom de óxido de prata. 
2Ag+ + 2NH3 + H2O→ Ag2O↓ + 2NH4
+ 
A reação atinge um equilíbrio e, portanto, a precipitação é incompleta em qualquer estágio. (Se 
o nitrato de amônio estiver presente na solução original ou se a solução estiver fortemente ácida, 
não ocorrerá precipitação). O precipitado dissolve-se em excesso de reagente, formando íons 
complexos diaminoargentato: 
Ag2O↓ + 4NH3 + H2O → 2[Ag(NH3)2]
+ + 2OH- 
A solução deverá ser jogada fora rapidamente, porque, quando guardada, forma-se um 
precipitado de nitrato de prata Ag3N, que explode facilmente, mesmo estando molhado. 
 
SINOPSE DE SEPARAÇÃO DO GRUPO I