Ânions cromato, fosfato e oxalato

Prévia do material em texto

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA 
CURSO DE LICENCIATURA PLENA EM QUÍMICA 
QUÍMICA ANALÍTICA EXPERIMENTAL 
Profa. Dra. Viviane Gomes Pereira Ribeiro 
 
 
 
 
 
 
ESTUDO DOS ÂNIONS CROMATO (𝐂𝐫𝐎𝟒
𝟐−), FOSFATO 
(𝐏𝐎𝟒
𝟑−) E OXALATO (𝐂𝟐𝐎𝟒
𝟐−) 
 
 
 
Bernardino Joaquim Caluaco 
 
 
 
 
 
 
 
Acarape 
2019 
INTRODUÇÃO 
A Química Analítica é a parte da química responsável pela criação e elaboração das 
denominadas técnicas de Análises Químicas. Através da química analítica busca-se estabelecer 
leis e princípios que justifiquem o porquê e como devem acontecer os processos químicos de 
análise. Deste modo é possível verificar se as etapas do processo são corretas e adequadas para 
resolver o problema apresentado, além disso, também é possível então, propor-se novos 
métodos de análise e elaborar processos de análise convenientes. (OLIVEIRA et al, 2006, pág. 
13) 
A análise química pode ser qualitativa ou quantitativa. Os procedimentos de laboratório 
da Química Analítica Qualitativa permitem identificar os constituintes presentes em uma 
substância ao passo que na Química Analítica Quantitativa determinam-se as quantidades dos 
componentes presentes em uma determinada amostra material. 
Para uma análise qualitativa sistemática das amostras, dividem-se os ânions dos cátions 
em dois grandes grupos analíticos. Como estudado, os cátions são subdivididos em grupos 
tomando-se como base a peculiaridade que cada cátion possui a determinados reagentes; 
porém, os ânions não são subdivididos em grupos, fazendo com que a análise destas espécies 
não cumpra passos tão sistemáticos à semelhança do que ocorre com os cátions. (VOGEL, 
1981) 
Neste trabalho, demonstraremos alguns aspectos do estudo dos ânions cromato, fosfato 
e oxalato. Ressaltando as suas propriedades e as aplicações dos compostos que os contêm. 
 
PROPRIEDADE DOS ÂNIONS 
 
1. ÂNION CROMATO (𝐂𝐫𝐎𝟒
𝟐−): A semelhança dos outros ânions já estudados, como o 
sulfato, sulfito, nitrato e nitrito, o ânion cromato também se enquadra na classificação feita 
por Brown (2005, pág. 47) como sendo um ânion poliatômico – íons constituídos de átomos 
unidos em uma molécula com carga líquida negativa – e como sendo um oxiânion, por 
conter oxigênio. A terminação (sufixo) “ato” deve-se ao fato de ser o oxiânion mais comum 
de cromo. 
A ocorrência natural deste ânion é por meio do minério conhecido como “cromita” 
(FeCr2O4 ou FeO.Cr2O3) e “crocoíta” (PbCrO4). De ressaltar que este ânion também apresenta 
propriedades carcinogênicas. 
 
Estrutura do ânion cromato (CrO4
2-) 
 
Figura 1: Estrutura do íon cromato 
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromate-2D-dimensions.png 
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromate-2D-dimensions.png
Neste ânion, o átomo de cromo apresenta um número de oxidação (nox) de +6. E constitui-
se num forte agente oxidante. A distância Cr-O é de 166 pm. 
Os cromatos metálicos são usualmente sólidos coloridos, produzindo soluções amarelas 
quando solúveis em água. Na presença de ácidos minerais diluídos e/ou íons hidrogênio, os 
cromatos são convertidos em dicromatos (Cr2O7
2-). Os íons dicromatos produzem soluções 
aquosas de cor vermelho-laranja. Na presença de íons hidroxila o processo acontece 
inversamente. (VOGEL, 1981) 
2CrO4
2- + 2H3O
+ ↔ Cr2O7
2- + 3H2O 
Cr2O7
2- + 2OH- ↔ 2CrO4
2- + H2O 
Quanto a solubilidade: Os cromatos dos metais alcalinos, de cálcio e magnésio são 
solúveis em água. O cromato de estrôncio é praticamente insolúvel. A maioria dos outros 
cromatos metálicos são solúveis em água. Para o estudo das propriedades químicas, o 
comportamento do ânion cromato em meio reacional, usam-se como amostra uma solução de 
cromato de potássio, K2CrO4, ou dicromato de potássio, K2Cr2O7. (VOGEL, 1981) 
A seguir, descreveremos algumas destas propriedades tal como é apresentado por Vogel 
(1981): 
 Reagindo com solução de cloreto de bário, forma-se um precipitado amarelo-pálido de 
cromato de bário (BaCrO4); este precipitado é insolúvel em água e em ácido acético, 
porém, é solúvel em ácidos minerais diluídos: 
CrO4
2- + Ba2+ → BaCrO4↓ 
 Forma-se um precipitado marrom avermelhado de cromato de prata, Ag2CrO4, quando 
reage com solução de nitrato de prata. Este precipitado é solúvel em ácido nítrico 
diluído e em solução de amônia, porém, é insolúvel em ácido acético. Em maio ao 
ácido clorídrico, este precipitado converte-se em cloreto de prata com uma coloração 
branca: 
CrO4
2- + 2Ag+ → Ag2CrO4↓ 
 Reagindo com solução de acetato de chumbo, ânions cromatos precipitam na forma de 
cromato de chumbo amarelo, PbCrO4. Este precipitado é insolúvel em ácido acético, 
mas solúvel em ácido nítrico diluído e em solução de hidróxido de sódio. 
CrO4
2- + Pb2+ → PbCrO4↓ 
 A água oxigenada (peróxido de hidrogênio) exerce uma ação muito conhecida quando 
é usada para tratar soluções ácidas de um cromato, obtendo-se uma solução de 
coloração azul intensa de pentóxido de cromo. Esta solução é decompõe-se 
rapidamente devido a sua instabilidade, produzindo oxigênio e uma solução verde de 
um sal de cromato (III). O pentóxido de cromo é solúvel em álcool amílico, em acetato 
de amila e em éter etílico: 
CrO4
2- + 2H+ + 2H2O2 → CrO5 + 3H2O 
Reações de redução de cromatos: 
 Uma solução ácida de cromato é reduzida pela ação do gás sulfeto de hidrogênio, para 
uma solução de íon cromo (III) de cor verde, tendo no mesmo processo a separação de 
enxofre: 
2CrO4
2- + 3H2S + 10H
+ → 2Cr3+ + 3S↓ + 8H2O 
 Tal como o sulfeto de hidrogênio, o dióxido de enxofre na presença de ácido mineral 
diluído, reduz os cromatos em íon cromo (III), caraterizado por uma solução verde. 
2CrO4
2- + 3SO2 + 4H
+ → 2Cr3+ + 3SO4
2- + 2H2O 
 O iodeto de potássio, na presença de ácido mineral diluído, também pode ser usado 
para este efeito. A cor da solução formada é marrom ou azulada, de acordo com as 
quantidades de íons iodo e cromo (III), que são formados na reação: 
2CrO4
2- + 6I- + 16H+ → 2Cr3+ + 3I2 + 8H2O 
 O sulfato de ferro (II) na presença de ácido mineral, reduz os cromatos: 
CrO4
2- + 3Fe2+ + 8H+ → Cr3+ + 3Fe3+ + 4H2O 
 O etanol na presença de ácido mineral, reduz os cromatos lentamente a frio, mas 
rapidamente, se a solução for aquecida. O odor do gás liberado é facilmente detectado. 
2CrO4
2- + 3C2H5OH + 10H
+ → 2Cr3+ + 3CH3CHO↑ + 8H2O 
 Aquecendo um cromato sólido com ácido clorídrico concentrado, desprende-se cloro, 
produzindo uma solução contendo íons cromo (III): 
2K2CrO4 + 16HCl → 2Cr
3+ + 3Cl2↑ + 4K
+ + 10Cl- + 8H2O 
 
2. ÂNION FOSFATO (𝐏𝐎𝟒
𝟑−): Segundo a classificação feita por Brown (2005, pág. 47), o 
fosfato é um ânion poliatômico – íons constituídos de átomos unidos em uma molécula com 
carga líquida negativa – e é um oxiânion, por conter oxigênio na sua estrutura. A terminação 
(sufixo) “ato” deve-se ao fato de ser o oxiânion mais comum de fósforo. 
 
Estrutura do ânion fosfato (𝐏𝐎𝟒
𝟑−) 
 
Figura 2: Estrutura do íon fosfato 
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Fosfato 
O fósforo situa-se no centro da estrutura do ânion, cuja carga formal é de -3. No campo da 
bioquímica, um íon de fosfato livre em solução é chamado de “fosfato inorgânico”, para 
distingui-lo dos fosfatos existentes nas moléculas de trifosfato de adenosina (ATP), DNA ou 
mesmo RNA. Na agricultura, fosfato se refere a um dos três nutrientes primários das plantas, 
e é um componente dos fertilizantes. O fosfato é extraído de depósitos de rocha sedimentária e 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fosfato
tratado quimicamente para aumentar a sua concentração e torná-lo mais solúvel, o que facilita 
sua absorção pelas plantas. 
A identificação do ânion fosfato pode ser feita seguindo os seguintes passos: Adicionar 10 
gotas de solução de fosfato de sódio (Na3PO4 – 0,2 mol/L) em um tubo e aquecer por 5 minutos. 
Acrescentar 10 gotas de molibdato de amônio na solução quente e deixarem repouso por 5 
minutos. A formação de um precipitado amarelo brilhante indica a presença de fósforo. 
Quanto a solubilidade: Os fosfatos dos metais alcalinos, com exceção do lítio, e de 
amônio são solúveis em água; os fosfatos primários dos metais alcalino – terrosos também são 
solúveis. Todos os fosfatos secundários e terciários dos metais alcalino – terrosos são pouco 
solúveis ou insolúveis em água. (VOGEL, 1981) 
Para estudo destas reações, é empregada uma solução de hidrogenofosfato dissódico, 
Na2HPO4.12H2O. A seguir, descreveremos algumas das propriedades deste ânion quando 
submetidos em diferentes meios reacionais, tal como é apresentado por Vogel (1981): 
 Quando reage com uma solução de nitrato de prata forma-se um precipitado amarelo 
de ortofosfato de prata (Ag3PO4). Este precipitado é solúvel em solução de amônia 
diluída e ácido nítrico diluído: 
HPO4
2- + 3Ag+ →Ag3PO4↓ + H
+ 
 Forma-se um precipitado branco amarelado de fosfato de ferro (III), FePO4, quando 
soluções de fosfatos reagem com cloreto de ferro (III). Este precipitado é solúvel em 
ácidos minerais diluídos, mas insolúvel em ácido acético diluído: 
HPO4
2- + Fe3+ → FePO4↓+ H
+ 
A precipitação é incompleta devido à produção de ácido mineral livre. Com a adição 
de sal de um ácido fraco (como acetato de amônio ou sódio) ela é completa. 
 Na presença do reagente Molibdato de Amônio (Reação de Confirmação) forma-se um 
precipitado amarelo, cristalino, de fosfomolibdato de amônio ((NH4)3[P(Mo3O10)4]). A 
precipitação é acelerada por aquecimento a uma temperatura próxima a 40ºC e por 
adição de solução de nitrato de amônio. O precipitado é solúvel em amônia e em 
soluções de álcalis cáusticos. 
HPO4
2- + 3NH4
+ + 12MoO4
2- + 23H+ → (NH4)3[P(Mo3O10)4]↓ + H2O 
O íon MoO42- é empregado na equação por uma questão de simplicidade, ele pode 
existir sob condições experimentais da reação. 
 Quando à uma solução de fosfato levemente acidificada com ácido clorídrico for 
adicionada uma solução de nitrato de zircônio, obtém-se um precipitado gelatinoso 
branco de fosfato de zirconila, ZrO(HPO4). O precipitado pode apresentar 
caraterísticas diferentes dependendo da concentração dos íons zincônio, fosfato e 
hidrogênio em solução. 
HPO4
2- + ZrO2+ → ZrO(HPO4)↓ 
 O único método simples para reduzir os fosfatos estáveis, consiste em aquece-los na 
presença de magnésio em pó, formando fosfetos. Estes são facilmente detectados 
devido seu odor. 
Na3PO4 + 4Mg → 4MgO + Na3P 
 
3. ÂNION OXALATO (𝐂𝟐𝐎𝟒
𝟐−): Segundo a classificação feita por Brown (2005, pág. 47), o 
oxalato é um íon poliatômico que o mesmo define como sendo íons constituídos de átomos 
unidos em uma molécula com carga líquida negativa. Por conter oxigênio, segundo Brown 
(2005) podemos classifica-lo também como oxiânion. 
O nome deste ânion refere-se a um sal ou éster de ácido oxálico (ácido orgânico), que por 
sua vez teve a origem do seu nome da planta Oxalis (azedinha) da qual foi isolada pela primeira 
vez o ácido oxálico. Eles são comuns em frutas e vegetais, nos quais contribuem para o sabor 
azedo ou amargo. Além da sua fonte natural, também podem ser obtidos sinteticamente em 
laboratório. 
 
Estrutura do ânion oxalato (𝐂𝟐𝐎𝟒
𝟐−) 
 
Figura 3: Estrutura do íon oxalato 
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Oxalato_de_sódio 
Quanto a solubilidade: Os oxalatos de matais alcalinos e de ferro (II) são solúveis em 
água; todos os outros são pouco solúveis ou realmente insolúveis em água. Todos os oxalatos 
são solúveis em ácidos diluídos. (VOGEL, 1981) 
Para o estudo das reações do ânion em estudo, pode ser usada uma solução de oxalato de 
sódio (COONa)2 ou oxalato de amônio (COONH4)2.H2O. A seguir, descreveremos algumas 
das propriedades deste ânion quando submetido em diferentes meios reacionais, tal como é 
apresentado por Vogel (1981): 
 Todos os oxalatos quando reagem com ácido sulfúrico concentrado e com dióxido de 
manganês, desprendem monóxido de carbono e dióxido de carbono. Com ácido 
sulfúrico diluído não ocorre nenhuma ação visível. O ácido sulfúrico atua como um 
agente desidratante. 
(COOH)2 → H2O + CO↑ +CO2↑ 
(COO)2
2- + MnO2 + 4H
+ → Mn2+ + 2CO2↑+ 2H2O 
 Forma-se um precipitado branco floculento de oxalato de prata, quando reage com 
solução de nitrato de prata. Este precipitado é pouco solúvel em água, porém, muito 
solúvel em solução de amônia e em ácido nítrico diluído: 
(COO)2
2- + 2Ag+ → (COOAg)2↓ 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Oxalato_de_sódio
(COOAg)2 + 4NH3 → 2[Ag(NH3)2]
+ + (COO)2
2- 
 O oxalato de cálcio, um precipitado branco cristalino, é formado quando oxalato reage 
com solução de cloreto de cálcio. Este precipitado é insolúvel em ácido acético diluído, 
ácido oxálico diluído e em solução de oxalato de amônio, porém, é solúvel em algumas 
soluções como a de ácido clorídrico e de ácido nítrico, ambos diluídos. 
(COO)2
2- + Ca2+ → (COO)2Ca↓ 
 Em reação com solução de permanganato de potássio, o oxalato descora esta solução 
quando aquecida em meio ácido (60o-70oC). 
5(COO)2
2- + 2MnO4
- + 16H+ → 2Mn2+ + 10CO2↑+ 8H2O 
 Adicionando solução de oxalato acidulada com ácido sulfúrico diluído à um 
precipitado formado a partir de sulfato de manganês (II) e hidróxido de sódio, dissolve-
se esse precipitado e produz-se uma cor vermelha que provavelmente é devido a 
formação de íons trioxalatomanganato (III), um complexo. 
(COO)2
2- + 2MnO(OH)2↓ + 8H
+ → 2{Mn[(COO)2]3}
3- + 2CO2↑ + 6H2O 
 Todos os oxalatos decompõem-se por calcinação. Os de matais alcalinos e alcalino-
terrosos produzem principalmente carbonatos e monóxido de carbono. Forma-se 
também uma pequena quantidade de carbono. 
 
CINCO APLICAÇÕES DE COMPOSTOS CONTENDO OS ÍONS EM 
ESTUDO 
 
ÂNION CROMATO (𝐂𝐫𝐎𝟒
𝟐−): 
1. Na forma de ácido crómico, CrO3, dicromato de sódio e de potássio (Na2Cr2O7 e 
K2Cr2O7) ou cromato de sódio, Na2CrO4, os cromatos são usados como camadas de 
conversão de cromato, ou seja, como uma camada de proteção de superfícies metálicas, 
aumentando o tempo de vida de diversos materiais usados no nosso dia-a-dia que estão 
constantemente submetidos a ação oxidante; (DA SILVA, 2007) 
2. O cromato de potássio, de cor amarelo, é usado como indicador químico para identificar 
concentrações de íons cloretos na água ou em outros minerais; 
3. O cromato de potássio é usado em pirotecnia; 
4. O cromato de zinco é usado na fabricação de tintas usadas principalmente em 
superfícies metálicas devido as suas propriedades anticorrosivas; 
5. O cromato de prata, Ag2CrO4, é o percursor químico da fotografia moderna; no 
laboratório pode ser usado como indicador de ponto de equivalência em uma titulação 
de cloreto com nitrato de prata através de um método denominado argentatometria 
(Método de Mohr). 
 
 
ÂNION FOSFATO (𝐏𝐎𝟒
𝟑−): 
1. O fosfato de cálcio, K3PO4, é um dos constituintes essenciais de dentes e ossos; 
2. O fosfato de sódio dodecahidratado, Na3PO4.12H2O, é usado no processo de tratamento 
de água como um agente para eliminar a dureza da água, é usado para 
desengorduramento de materiais, na emulsificação do queijo e na indústria fotográfica; 
3. O fosfato de amônio, (NH4)2HPO4, é usado como impregnador de fibras e inibidor da 
propagação de chamas; 
4. O dihidrogeno fosfato de sódio, NaH2PO4, é usado na composição de alguns fermentos 
químicos em pó; 
5. O fosfato de amônio e o de potássio também são usados como constituintes de 
fertilizantes 
 
ÂNION OXALATO (𝐂𝟐𝐎𝟒
𝟐−): 
1. O oxalato de sódio, Na2[(COO)2], é usado como padrão primário em trabalhos 
laboratoriais de química analítica. Também pode ser usado como removedor de íons 
cálcio do plasma sanguíneo, prevenindo também a coagulação do sangue; 
2. O ácido oxálico é usado como um produto anti-tártaro, elimina ferrugem em metais, 
mármores e outras pedras; 
3. O oxalato de potássio, K2[(COO)2], é usado para confecção de agentes anti-
hiperestéricos,que também ajudam na permeabilidade da dentina humana; (SEGALA, 
2000) 
4. O oxalato de cálcio, (COO)2Ca, é a substância responsável por causar o surgimento de 
cálculo renal e/ou pedras nos rins. Isso acontece quando ingerimos constantemente 
alimentos ricos em oxalato de cálcio, tais como beterraba, cacau em pó, pimenta, nozes, 
amendoim torrado, etc. (SOUZA, 2020) 
5. O oxalato de escitalopram é um comprimido medicamentoso indicado para tratamento 
e prevenção de recaída ou recorrência da depressão, transtorno do pânico, ansiedade 
social, etc. 
 
 
REFERÊNCIAS 
VOGEL, Arthur Israel. Química Analítica Qualitativa. 5ª ed. São Paulo: Mestre Jou, 1981. 
BROWN, Theodore L.; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: a ciência central. 
9ª ed. São Paulo: Prentice Hall, 2005. 
OLIVEIRA, Ione Maria de et al. Análise qualitativa. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2006. 
DA SILVA, Cosmelina Gonçalves. Estudo do mecanismo de conversão de zinco na presença 
de ânions alternativos ao cromato. Rio de Janeiro: COPPE/UFRJ, 2007. 
WIKI. Cromato de potássio. Disponível em: 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Cromato_de_potássio. Acesso em: 28 jan. 2020. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Cromato_de_potássio
WIKI. Cromato de prata. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Cromato_de_prata. 
Acesso em: 28 jan. 2020. 
SEGALA, Angela Destéfani. Efeito de agentes anti-hiperestéricos à base de oxalato de potássio 
na permeabilidade da dentina humana. Estudo in vitro. Bauru: USP, 2000 
SOUZA, Líria Alves de. "Oxalato de Cálcio"; Brasil Escola. Disponível em: 
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/oxalato-de-calcio.htm. Acesso em 28 de janeiro de 
2020. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Cromato_de_p