Cátions E Ânions

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO – UFMA

CENTRO DE CIENCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE QUIMICA

Cátions e Ânions

Conceitos básicos; classificações (incluindo por grupos); marcha analítica clássica; reações características.

São Luís – MA

2011

1 INTRODUÇÃO

A Química Analítica Qualitativa se ocupa em identificar as substâncias que compõem uma determinada amostra e para que essa identificação possa ser realizada com sucesso é indispensável que se conheça os cátions e ânions que constituem esse analito.

Para manter a estabilidade, os elementos tendem a ganhar ou perder elétrons quando estão ligados quimicamente e se transformam em íons.

Quando um átomo perde elétron, ele fica eletricamente carregado positivamente e é denominado íon positivo ou cátion.

Quando um elemento ganha elétron, ele fica eletricamente carregado negativamente e passa a ser denominado de íon negativo ou ânion.

Para efeito de estudo e análises foi desenvolvido uma sistematização para identificar e separar esses cátions e ânions, o que proporcionou a classificação dos mesmos.

2 CLASSIFICAÇÃO DOS CÁTIONS EM GRUPOS ANALÍTICOS

Os cátions são classificados em cincos grupos analíticos, tendo por base o comportamento similar dos íons em determinados reagentes, analisando-se a formação ou não de precipitados.

Os reagentes mais utilizados para essa classificação são: o ácido clorídrico, o ácido sulfúrico, o sulfeto de amônio e o carbonato de sódio.

Os cinco grupos são:

Grupo I (grupo dos metais alcalinos e amônio) – São considerados cátions comuns, pois não reagem com os reagentes utilizados na classificação, são formados por Na+,K+,Li+,NH4+.

Grupo II (grupo dos metais alcalinos terrosos) – Os cátions que constituem esse grupo são: Mg2+,Ba2+,Ca2+ e Sr2+ que formam precipitados com carbonato de amônio na presença de cloreto de amônio ou hidróxido de amônio.

Grupo III (grupo de alguns metais de transição) – Esse grupo se divide em dois subgrupos que se diferem pelo reagente característico.

A. Subgrupo do ferro – Formado pelos cátions Cr3+,Al3+,Fe3+e Fe2+que precipitam com hidróxido de amônio em presença de cloreto de amônio.

B. Subgrupo do zinco – Fazem parte desse subgrupo os cátions Zn2+,Mn2+,Co2+ e Ni2+ que precipitam com tioacetamida em presença de hidróxido de amônio e cloreto de amônio.

Grupo IV (grupo de alguns metais e semi-metais) – Assim como o grupo III são divididos em dois subgrupos por se diferenciarem quanto a solubilização.

A. Subgrupo do cobre – Pertencem a esse grupo os cátions Hg2+, Pb2+, Bi3+, Cu2+ e Cd2+ que formam precipitados com tioacetamida em presença de ácido clorídrico.

B. Subgrupo do arsênio – Nesse grupo encontra-se Sn2+, Sn4+, As3+, As5+, Sb3+ e Sb5+ que com tioacetamida em presença de ácido clorídrico formam precipitados solúveis em KOH.

Grupo V (grupo da prata) – É formado por Ag+, Hg22+ e Pb2+ que formam precipitado com ácido clorídrico diluído.

2.1 Grupo dos metais alcalinos e amônio

Como esse grupo não possui reagente específico devido ao fato de não precipitarem nestes, a identificação dos cátions é feita através de testes de chama e ou reações especiais.

2.1.1 Potássio, K

Reações de íons potássio:

Solução de hexanitritocobaltato (III) de sódio,Na3[Co(NO2)6] : forma um precipitado amarelo de hexanitritocobaltato (III) de sódio que é insolúvel em ácido acético.

3K+ + [Co(NO2)6]3- → K3[Co(NO2)6]↓

* Ensaio por via seca: Os íons potássio fazem com que a chama adquira uma coloração violeta.

2.1.2 Sódio, Na

Reações dos íons sódio:

Solução de acetato de uranilo e magnésio: há formação de precipitado de acetato de uranilo, magnésio e sódio que é amarelo cristalino.

Na+ + Mg2+ + 3UO22+ + 9CH3COO- → NaMg(UO2)3(CH3COO)9↓

* Ensaios por via seca: os íons de sódio fornecem à chama uma cor amarela intensa.

3.1.3 Íon Amônio, NH+

Reações dos íons amônio:

1.Solução de hidróxido de sódio: ao ser aquecida a amônia é desprendida.

NH4+ + OH- → NH3↑ + H2O

* Ensaios por via seca: não provoca alteração na coloração da chama pois todos os seus sais são volatilizados ou decompostos.

2.2 Grupo dos metais alcalinos terrosos

Apresentam como reagente característico o carbonato de amônio, os cátions desse grupo formam carbonatos que são precipitados brancos.

2.2.1 Reações dos íons:

1 Solução de carbonato de amônio: há formação de precipitado branco de carbonato para todos os cátions,os precipitados são todos solúveis em ácido acético e em ácidos minerais.

Ba2+ + CO32- → BaCO3↓

2 Ácido sulfúrico diluído: formam precipitado branco de sulfato, onde o de bário é praticamente insolúvel em água.

Ba2+ + SO42- → BaSO4↓

3 Solução de cromato de potássio: formação de precipitado amarelo de cromato, onde o de bário é insolúvel em ácido acético .

Ba2+ + CrO42- → BaCrO4↓

Sr2+ + CrO42- → SrCrO4↓

4 Ensaio por via seca: os sais de bário fornecem à chama uma coloração verde amarelada, os sais de estrôncio uma coloração vermelho- carmim e os sais de cálcio coloração vermelho amarelada.

O magnésio é colocado por alguns autores, inclusive Arthur I Vogel, como pertencente ao grupo I, pois apesar de apresentar reações semelhantes ao grupo II, não precipita e, além disso, o seu raio iônico é idêntico ao potássio.

2.3 Grupo de alguns metais de transição

Esse grupo é dividido em dois subgrupos onde um tem como reagente específico o hidróxido de amônio e o outro o tioacetamida, contrariamente aos cátions grupo II estes apresentam precipitados de cores variadas.

2.3.1 Subgrupo do Ferro

Os cátions desse subgrupo apresentam precipitados de hidróxidos.

Reações dos íons:

1 Solução de hidróxido de sódio: os cátions formam precipitados brancos de hidróxido.

Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2↓

Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3↓

2 Solução de amônia: precipitação para todos os elementos, o alumínio apresenta precipitado branco enquanto o cátion de cromo forma precipitado que varia de verde cinzento a azul cinzento de hidróxido.

Al3+ + 3NH3 + 3H2O → AL(OH)3↓ + 3NH4+

Cr3+ + 3NH3 + 3H2O → Cr(OH)3↓ + 3NH4+

3 Solução de tiocianato de amônio: essa é uma reação para diferenciar os íons Fe2+ e Fe3+, forma uma solução de coloração vermelha bem intensa.

Fe3+ + 3SCN- → Fe(SCN)3

3 MARCHA ANALÍTICA:

A separação dos cátions em grupos é uma conversão, por esse motivo é comum que se encontre autores que descrevem o grupo I como grupo V e assim por diante mas convêm lembrar que se trata apenas de conversão, aqui há essa variação pois a fonte de pesquisa o trata dessa forma.

Figura 01: Marcha analítica dos cátions

Fonte: www2.connection.com.br/marcoaas/aula/apostilas/quali_cap7.pdf

3.1 GRUPO I

O resíduo após ser filtrado pode conter íons de chumbo, prata e mercúrio e sua separação e identificação é feita conforme mostra a figura:

Figura 02: Marcha analítica dos cátions do grupo I

Fonte: www2.connection.com.br/marcoaas/aula/apostilas/quali_cap7.pdf

3.2 GRUPO II

Figura 03: Marcha analítica dos cátions do grupo I

Fonte: www2.connection.com.br/marcoaas/aula/apostilas/quali_cap7.pdf

3.3 GRUPO III

4 CLASSIFICAÇÃO DOS ÂNIONS EM GRUPOS ANALÍTICOS

Os ânions diferentemente dos cátions não possuem uma classificação tão sistematizada, aqui tomaremos por base a classificação dada pó Arthur I Vogel, pois embora não tenha grande embasamento teórico se mostra bastante eficaz na prática.

Essa classificação não é rigorosa, pois existem ânions que pertencem a mais de um grupo.

Os ânions são divididos em duas classes, cada um com duas subdivisões e tem por base os resultados obtidos em métodos analíticos.

Dividem-se os ânions em:

Classe A:

São pertencentes a essa classe os ânions que se volatizam quando tratados com ácidos. Essa classe possui duas subdivisões em que:

a. Os ânions dessa subdivisão quando reagem com ácido clorídrico ou ácido sulfúrico diluído apresentam como produto gases que se desprendem. São eles: carbonato, bicarbonato, sulfito, tiossulfato, sulfeto, nitrito, hipoclorito, cianeto e cianato.

b. A esta subdivisão pertencem os ânions que quando reagem com ácido sulfúrico concentrado liberam gases ou vapores ácidos. São eles: todos da subdivisão anterior e mais fluoreto, hexafluorsilicato, cloreto, brometo, iodeto, nitrato, clorato, perclorato, permanganato, bromato, borato, hexacianoferrato (II), hexacianoferrato (III), tiocianato, formiato, acetato, oxalato, tartarato e citrato.

Classe B:

São pertencentes a essa classe os ânions que dependem de reações em solução.

a. Pertencem a esta subdivisão os ânions em que ocorre reação de precipitação, eles são: sulfato, persulfato, fosfato, fosfito, hipofosfito, arseniato, arsenito, cromato, dicromato, silicato, hexafluorsilicato, salicilato, benzoato e succinato.

b. Nesta subdivisão encontram-se os ânions que sofrem reações de óxido-redução, são eles: manganato, permanganato, cromato e dicromato.

Há ainda outro grupo formado por acetatos, formiatos, oxalatos, tartaratos, citratos, salicilatos, benzoatos e succionatos, pois quando adicionamos cloreto de ferro (III) dão uma coloração característica.

Para efeito de análise é feito testes prévios e em seguida testes específicos.

4.1 CARBONATOS, CO32-

Os carbonatos em geral são insolúveis em água, porém os carbonatos de metais alcalinos e de amônio não o são. Os bicarbonatos dos metais alcalinos são solúveis em água.

1 Ácido Clorídrico diluído: libera dióxido de carbono.

CO32- + 2H+ → CO2↑ + H2O

2 Solução de nitrato de prata: forma precipitado branco de carbonato de prata que é solúvel em ácido nítrico e em amônia.

CO32- + 2Hg+ → AgCO3↓

3 Solução de cloreto de bário ou de cálcio: formação de precipitado branco de carbonato de cálcio ou de bário solúvel em ácidos minerais e ácido carbônico.

CO32- + Ba2+ → BaCO3↓

4.2 BICARBONATOS, HCO3-

Apresenta a maioria das reações semelhante aos carbonatos. Serão descritos aqui algumas reações que tem por finalidade fazer a distinção de carbonatos e bicarbonatos.

1 Ebulição: Os bicarbonatos quando entram em ebulição se decompõem em dióxido de carbono.

2HCO3- → CO32- + H2O + CO2↑

2 Sulfato de magnésio: a reação com bicarbonato não forma precipitado, enquanto o carbonato forma precipitado branco.

Mg2+ + 2HCO3- → MgCO3 + H2O + CO2↑

3 Cloreto de mercúrio: assim como no anterior não forma precipitado com o bicarbonato enquanto que com o carbonato forma precipitado marrom avermelhado.

CO3- + 4Hg2+ + 3H2O → Hg4O3CO3↓ + 6H+

4.3 SULFITOS, SO32-

Apenas os sulfitos de metais alcalinos são solúveis em água, os demais são insolúveis ou parcialmente solúveis.

1 Ácido clorídrico diluído: libera gás sulfúrico após se decompor.

SO32- + 2H+ → SO2↑ + H2O

2 Solução de nitrato de prata:inicialmente não é perceptível a mudança, ao adicionar mais reagente forma um precipitado branco, com adição de sulfito o precipitado se dissolve.

SO32- + Ag+ → [AgSO3]-

[AgSO3]- + Ag+ → AgSO3↓

AgSO3↓ + SO32- → 2[AgSO3]-

3 Solução de acetato de chumbo ou nitrato de chumbo: forma precipitado branco de sulfito de chumbo que se dissolve em ácido nítrico.

SO32- + Pb2+ → PbSO3↓

4.5 TIOSSULFATOS, S2O32-

A maioria é solúvel em água e muitos deles são dissolvidos em excesso de tiossulfato.

1 Ácido clorídrico diluído: inicialmente não há modificação. Quando a solução está em meio ácido, ela se turva devido à separação do enxofre.Quando é aquecida, há a liberação de dióxido de enxofre.

S2O32- + 2H+ → S↓ + SO2↑ + H2O

2 Solução de nitrato de prata: há formação de precipitado branco de tiossulfato de prata.

S2O32- + 2Ag+ → Ag2S2O3↓

Inicialmente não há formação de precipitado porque se forma o complexo ditiossulfatoargentato que é solúvel, como é instável o ppt em repouso fica preto e há formação de sulfeto de prata.

2S2O32- + Ag+ → [Ag2(S2O3)2]3-

Ag2S2O3↓ + H2O → Ag2S↓ + 2H+ + SO42-

3 Solução de acetato de chumbo ou nitrato de chumbo: Não há modificação inicialmente, mas se for adicionado reagente haverá formação de precipitado branco de tiossulfato de chumbo que é solúvel em excesso de tiossulfato. Ao ser aquecido o precipitado escurece pois formará sulfeto de chumbo.

S2O32- + Pb2+ → PbS2O3↓

PbS2O3↓ + H2O → PbS↓ + 2H+ + SO42-

4.6 SULFETOS, S32-

O sulfeto ácido e os polissulfetos de metais alcalinos são solúveis em água. Os sulfetos da maioria dos metais são insolúveis. Os sulfetos de alumínio, cromo e magnésio não podem ser preparados em soluções aquosas porque em contato com a água eles sofrem hidrólise.

1Ácido clorídrico diluído: formação de sulfeto de hidrogênio que se volatiza.

S2- + 2H+ → H2S↑

2 Solução de nitrato de prata: formação de precipitado preto de sulfeto de prata que é insolúvel em ácido nítrico diluído a frio.

S2- + 2Ag+ → Ag2S↓

3 Prata: sulfeto em contato com a prata produz sulfeto de prata de coloração marrom-escura.

4.7 NITRITOS, NO2

Todos os nitritos são solúveis em água exceto o nitrito de prata que tem baixa solubilidade.

1 Ácido clorídrico diluído: Quando adiciona-se ácido ao nitrito sólido de maneira cautelosa observa-se a produção de uma solução azul pálida e o desprendimento de vapores de cor marrom de dióxido de nitrogênio.

NO2- + H+ → HNO3

3HNO2 → HNO3 + 2NO↑ + H2O

2NO↑ + O2↑ → 2NO2↑

2 Solução de cloreto de bário: não há formação de precipitado.

3 Solução de nitrato de prata: formação de nitrito de prata, ppt branco.

NO2- + Ag+ → Ag2NO2↓

4.8 CIANETOS, CN-

Os cianetos de metais alcalinos, alcalino-terrosos e de mercúrio são solúveis em água, os demais não. Muitos dos cianetos metálicos se dissolvem em soluções de cianeto de potássio porque formam sais complexos.

1 Ácido clorídrico diluído: produz o ácido cianídrico que possui um odor de amêndoas amargas.

CN- + H+ → HCN↑

2 Solução de nitrato de prata: forma precipitado branco de cianeto de prata que é solúvel em solução de amônia e em solução de tiossulfato de sódio e insolúvel em ácido nítrico diluído. Em excesso de cianeto o ppt se solubiliza formando o íon complexo dicianoargentato (I).

CN- + Ag+ → AgCN↓

AgCN↓ + CN- → [Ag(CN)2]-

3 Ácido sulfúrico concentrado: ao ser aquecida a reação do sal sólido com o ácido sulfúrico concentrado há desprendimento de monóxido de carbono.

2KCN + 2H2SO4 + 2H2O → 2CO↑ + K2SO4 + (NH4)2SO4

4.9 CIANATOS, OCN-

Os cianatos alcalinos e alcalino-terrosos são solúveis em água, enquanto que os de prata, mercúrio, chumbo e cobre são insolúveis.

1 Ácido sulfúrico diluído: desprendimento de dióxido de carbono. O ácido ciânico livre se decompõe em dióxido de carbono e amônia.

OCN- + H+ → HOCN

HOCN + H+ + H2O → CO2 + NH4+

2 Ácido sulfúrico concentrado: reações semelhantes à anterior mas de maneira mais violenta.

3 Solução de nitrato de prata: forma cianeto de prata, um ppt branco solúvel em solução de amônia e em ácido nítrico diluído.

OCN- + Ag+ → AgOCN↓

4 Solução de cloreto de bário: não há formação de precipitado.

4.10 TIOCIANATOS, SCN-

Os tiocianatos da maioria dos metais são solúveis em água, os de prata e de cobre são praticamente insolúveis e os de mercúrio parcialmente solúvel.

1 Ácido sulfúrico: com o ácido concentrado a frio produz uma coloração amarela que ao ser aquecida forma sulfeto de carbonila. O dióxido de enxofre e o dióxido de carbono também podem ser detectados.

SCN- + H2SO4 + H2O → COS↑ + NH4+ + SO42-

2 Solução de nitrato de prata: formação de tiocianato de prata, um ppt branco que é solúvel em solução de amônia e insolúvel em ácido nítrico diluído.

SCN- + Ag+ → AgSCN↓

AgSCN↓ + 2NH3 → [Ag(NH3)2]+ + SCN-

3 Solução de nitrato de cobalto: a solução ganha coloração azul porém não há formação de ppt se distinguindo assim dos hexacianoferratos (II) e (III) e cianeto.

4SCN- + Co2+ → [Co(SCN)4]2-

4.11 ÍONS HEXACIANOFERRATO (II) OU FERROCIANETO, [Fe(CN)6]4-

Os ferrocianetos são insolúveis em água com exceção os de metais alcalinos e alcalino-terrosos.

1 Ácido sulfúrico concentrado: libera monóxido de carbono pois ocorre uma decomposição completa.

[Fe(CN)6]4- + 6H2SO4 + 6H2O → Fe2+ + 6NH4+ + 6CO↑ + 6SO42-

2 Solução de nitrato de prata: formação de precipitado branco de ferrocianeto de prata que é insolúvel em amônia e em ácido nítrico mas solúvel em cianeto de potássio e tiossulfato de sódio.

[Fe(CN)6]4- + Ag+ → Ag4[Fe(CN)6]↓

3 Solução de nitrato de cobalto: forma ppt verde cinzento ferrocianeto de cobalto que é insolúvel em ácido clorídrico ou acético diluído.

[Fe(CN)6]4- + 2Co2+ → Co2[Fe(CN)6] ↓

4.12 ÍONS HEXACIANOFERRATO (III) OU FERRICIANETO, [Fe(CN)6]3-

A maioria dos ferricianetos de metais são insolúveis ou escassamente solúveis em água com exceção dos alcalinos, alcalino-terrosos e férricos.

1 Ácido sulfúrico concentrado: há desprendimento de monóxido de carbono se for aquecida.

K3[Fe(CN)6] + 6H2SO4 + 6H2O → 6CO↑ + Fe3+ + K+ + 6NH4+ + 6SO42-

2 Solução de nitrato de prata: forma ferricianeto de prata, um ppt laranja avermelhado que é solúvel em amônia mas insolúvel em ácido nítrico.

[Fe(CN)6]3- + 3Ag+ → Fe3+ + 6HCN↑

3 Solução de nitrato de cobalto: formação de ppt vermelho de ferricianeto de cobalto que é insolúvel em ácido clorídrico e solúvel em amônia.

2[Fe(CN)6]3- + 3Co2+ → Co3[Fe(CN)6]2↓

4.13 HIPOCLORITOS, OCl-

Todos os hipocloritos são solúveis em água. Em solução se decompõem em íons clorato e cloreto.

1 Ácido clorídrico diluído: inicialmente a solução adquire coloração amarela e depois o cloro se desprende.

OCl- + H+ → HOCl

HOCl + H+ + Cl- → Cl2↑ + H2O

2 Solução de acetato de chumbo ou nitrato de chumbo: quando entra em ebulição produz dióxido de chumbo marrom.

OCl- + Pb2+ + H2O → PbO2↓ + 2H+ + Cl-

3 Solução de nitrato de cobalto: com pequenas quantidades de reagente forma ppt preto de hidróxido de cobalto.

2Co2+ + OCl- + 5H2O → 2Co(OH)3↓ + Cl- + 4H+

4.14 CLORETOS, Cl-

A maioria dos cloretos é solúvel em água.

1 Ácido Sulfúrico concentrado: desprendimento de cloreto de hidrogênio.

Cl- + H2SO4 → HCl↑ + HSO4-

2 Solução de nitrato de prata: forma cloreto de prata, um precipitado branco que é insolúvel em água e em ácido nítrico diluído mas é solúvel em solução diluída de amônia e em soluções de cianeto de potássio e tiossulfato de sódio.

Cl- + Ag+ → AgCl↓

AgCl↓ + NH3 → [Ag(NH3)2]+ + Cl-

3 Solução de acetato de chumbo: formação de precipitado branco de cloreto de chumbo.

2Cl- + Pb2+ → PbCl2↓

4.15 BROMETOS, Br-

Os brometos em geral são solúveis em água, porém os de prata, mercúrio e cobre são insolúveis e o de chumbo é escassamente solúvel.

1 Ácido sulfúrico concentrado: inicialmente forma uma solução marrom avermelhada e depois há desprendimento de vapores de bromo da mesma cor.

KBr + H2SO4 → HBr↑ + HSO4- + K+

2KBr + 2H2SO4 → Br2↑ + SO2↑ + SO43- + 2K+ + 2H2O

2 Solução de nitrato de prata: formação de precipitado amarelo-pálido de brometo de prata que é escassamente solúvel em solução de amônia diluída.

Br- + Ag+ → AgBr↓

AgBr↓ + 2NH3 → [Ag(NH3)2]+ + Br-

4.16 IODETOS, I-

Os iodetos apresentam solubilidade semelhante aos cloretos e brometos.

1 Ácido sulfúrico concentrado: o iodo é liberado após aquecimento.

2I- + 2H2SO4 → I2↑ + SO42- + 2H2O

2 Solução de nitrato de prata: forma ppt branco de iodeto de prata que é facilmente solúvel em cianeto de potássio e tiossulfato de sódio, ligeiramente solúvel em solução de amônia concentrada e insolúvel em ácido nítrico.

I- + Ag+ → AgI↓

AgI↓ + 2CN- → [Ag(CN)2]- + I-

AgI↓ + 2SSO32- → [Ag(S2O3)2]3- + I-

3 Solução de acetato de chumbo: formação de ppt amarelo de iodeto de chumbo que é solúvel em muita água quente.

2I- + Pb2+ → PbI2↓

4.17 FLUORETOS, F-

Os fluoretos do alcalino-terrosos são insolúveis em água, enquanto que os demais são solúveis ou parcialmente solúveis.

1 Ácido sulfúrico concentrado: ao ser aquecido há desprendimento de fluoreto de hidrogênio.

2F- + H2SO4 → H2F2↑ + SO42-

2 Solução de nitrato de prata: não há precipitado porque o fluoreto de prata é solúvel em água.

3 Solução de cloreto de ferro (III): formação de ppt branco de hexafluorferrato (III) de sódio que é escassamente solúvel em água.

6F- + Fe3+ + 3Na+ → Na[FeF6]↓

4.18 NITRATOS, NO3-

Todos os nitratos são solúveis em água.

1 Ácido sulfúrico concentrado: ao aquecer a solução há formação de vapores de cor marrom avermelhada de dióxido de nitrogênio.

4NO3- + 2H2SO4 → 4NO2↑ + O2↑ + 2SO42- + 2H2O

2 Ácido sulfúrico concentrado e aparas brilhantes de cobre: ao aquecê-los com o nitrato de sódio há liberação de vapores de cor marrom avermelhada de dióxido de nitrogênio e a solução apresentará coloração azul devido à formação de cobre (II).

2NO3- + 4H2SO4 + 3Cu → 3Cu2+ + 2NO↑ + 4SO42- + 4H2O

4.19 CLORATOS, ClO3-

Todos os cloratos são solúveis em água.

1 Ácido sulfúrico concentrado: forma gás dióxido de cloro amarelo esverdeado que se dissolve em ácido sulfúrico tornando à solução amarelo-laranja.

3KClO3 + 3H2SO4 → 2ClO2↑ + ClO4- + 3SO43- + 4H+ + 3K+ + H2O

2 Solução de nitrato de prata: não há formação de precipitado em solução neutra ou na presença de ácido nítrico diluído.

4.20 BROMATOS, BrO3-

A maioria dos bromatos é solúvel em água.

1 Ácido sulfúrico concentrado: há desprendimento de bromo e oxigênio.

4KBrO3 + 2H2SO4 → 2Br2↑ + 5O2↑ + 4K+ + 2SO42-+ 2H2O

2 Solução de nitrato de prata: formação de ppt branco de bromato de prata que é solúvel em solução de amônia diluída.

BrO3- + Ag+ → AgBrO3↓

AgBrO3↓ + NH3 → [Ag(NH3)2]+ + BrO3-

4.21 IODATOS, IO3-

Os iodatos dos metais alcalinos são solúveis em água.

1 Ácido sulfúrico concentrado: sem agentes redutores não há reação, na presença de sulfato de ferro (II) é transformado em iodeto.

IO3- + 6Fe2+ + 6H+ → I- + 6Fe3+ + 3H2O

2 Solução de nitrato de prata: formação de ppt branco de iodato de prata que é solúvel em solução de amônia diluída.

IO3- + Ag+ → AgIO3↓

AgIO3↓ + 2NH3 → [Ag(NH3)2]+ + IO3-

3 Solução de cloreto de bário: forma ppt branco de iodato de bário que é escassamente solúvel em água quente e ácido nítrico diluído e insolúvel em álcool.

2IO3- + Ba2+ → Ba(IO3)2↓

4.22 PERCLORATOS, ClO4-

Os percloratos são geralmente solúveis em água.

1 Ácido sulfúrico concentrado: com o sal sólido frio não há transformações visíveis, se for aquecido produz vapores brancos de ácido perclórico monohidratado.

NaClO4 + H2SO4 + H2O → HClO4.H2O↑ + HSO4- + Na+

2 Solução de cloreto de potássio: formação de ppt branco de KClO4 que é insolúvel em álcool.

ClO4- + K+ → KClO4↓

3 Solução de cloreto de bário: não formação de precipitado.

4.23 BORATOS, BO33-, B4O72- , BO2-

Os boratos dos metais alcalinos são facilmente solúveis em água, enquanto os dos outros metais são escassamente solúveis.

1 Ácido Sulfúrico concentrado: frio não é visível as ações, aquecido há desprendimento de vapores brancos de ácido bórico.

Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O → 4H3BO3↑ + 2Na+ + SO42-

2 Solução de nitrato de prata: formação de precipitado branco de metaborato de prata que é solúvel em solução de amônia diluída e em ácido acético.

B4O72- + Ag+ + H2O → 4AgBO2↓ + 2H+

3 Solução de cloreto de bário: forma ppt branco de metaborato de bário.

B4O72- + 2Ba2+ + H2O → 2Ba(BO2)2↓ + 2H+

4.24 SULFATOS, SO42-

A maioria dos sulfatos metálicos é solúvel em água, com exceção dos de bário, estrôncio e chumbo que são praticamente insolúveis e os de cálcio e mercúrio que são levemente solúveis.

1 Solução de cloreto de bário: formação de precipitado branco de sulfato de bário.

SO42- + Ba2+ → BaSO4↓

2 Solução de nitrato de prata: forma ppt branco de sulfato de prata.

SO42- + 2Ag+ → Ag2SO4↓

3 Ensaio de rodizonato de sódio: os sais de bário produzem um ppt marrom avermelhado com rodizonato de sódio e os sulfatos e ácido sulfúrico provocam um descoramento imediato devido à formação de sulfato de bário.

4.25 PERSULFATOS, S2O82-

Os persulfatos de sódio, potássio, amônio e bário são solúveis em água.

1 Água: os persulfatos se decompõem por ebulição com água em sulfato, ácido sulfúrico livre e oxigênio.

2S2O82- + 2H2O → 4SO42- + 4H+ + O2↑

2 Solução de nitrato de prata: formação de precipitado preto de peróxido de prata.

2S2O82- + 2Ag+ + 2H2O → Ag2O2↓ + 2SO42- + 4H+

3 Solução de cloreto de bário: não há formação de ppt imediato a frio, em repouso por algum tempo ou por ebulição tem-se o ppt de sulfato de bário.

4.26 SILICATOS, SiO32-

Somente os silicatos de metais alcalinos são solúveis em água.

1 Ácido clorídrico diluído: formação de ppt gelatinoso de ácido metassilícico que é insolúvel em ácidos concentrados.

SiO32- + 2H+ → H2SiO3↓

2 Solução de cloreto de amônio ou carbonato de amônio: forma precipitado gelatinoso de ácido silícico.

SiO32- + 2NH4+ → H2SiO3↓ + 2NH3

3 Solução de nitrato de prata: há formação de ppt amarelo de silicato de prata que é solúvel em ácidos diluídos e em soluções de amônia.

SiO32- + 2Ag+ → Ag2SiO3↓

4.27 HEXAFLUORSILICATOS OU SILICOFLUORETOS, [SiF6]2-

A maioria dos hexafluorsilicatos metálicos é solúvel em água.

1 Ácido sulfúrico concentrado: há desprendimento de tetrafluoreto de silício e de fluoreto de hidrogênio.

Na2[SiF6] + H2SO4 → SiF4↑ + H2F2↑ + 2Na+ + SO42-

2 Solução de cloreto de bário: formação de precipitado branco de hexafluorsilicato de bário escassamente solúvel em água e insolúvel em ácido clorídrico diluído.

[SiF6]2- + Ba2+ → Ba[SiF6]↓

3 Solução de cloreto de potássio: forma ppt branco gelatinoso de hexafluorsilicato de potássio.

[SiF6]2- + 2K+ → K2[SiF6]↓

4.28 ORTOFOSFATOS, PO43-

Os fosfatos dos metais alcalinos, exceto o do lítio, de amônio e primários dos metais alcalino-terrosos são solúveis em água, os demais são escassamente solúveis ou insolúveis.

1 Solução de nitrato de prata: formação de precipitado amarelo de ortofosfato de prata normal que é solúvel em solução de amônia diluída e ácido nítrico diluído.

HPO42- + 3Ag+ → Ag3PO4↓ + H+

Ag3PO4↓ + 2H+ → H2PO4- + 3Ag+

Ag3PO4↓ + 6NH3 → 3[Ag(NH3)2]+ + PO43-

2 Solução de cloreto de bário: em solução neutra há formação de precipitado branco de fosfato secundário de bário. Na presença de solução de amônia diluída há precipitação de fosfato terciário.

HPO42- + Ba2+ → BaHPO4↓

2HPO42- + 3Ba2+ + 2NH3 → Ba3(PO4)2↓ + 2NH4+

3 Reagente de nitrato de magnésio ou mistura magnesiana: com ambos há formação de precipitado branco de fosfato de magnésio e amônio que é solúvel em ácido acético e ácidos minerais e praticamente insolúvel em solução de amônia.

HPO42- + Mg2+ + NH3 → MgNH4PO4↓

4.29 PIROFOSFATOS, P2O74- E METAFOSFATOS, PO3-

O pirofosfato de sódio é preparado aquecendo hidrogenofosfato dissódico:

2Na2HPO4 → Na4P2O7 + H2O↑

O metafosfato de sódio é preparado aquecendo o sal microcósmico:

Na(NH4)HPO4 → NaPO3 + NH3↑ + H2O↑

1 Solução de nitrato de prata: ambos produzem precipitado branco.

2 Alumina e ácido acético diluído: com o pirofosfato não coagulação, enquanto que com o metafostato há coagulação.

4.30 FOSFITOS, HPO32-

Os fosfitos de metais alcalinos são solúveis em água, enquanto os demais fosfitos metálicos são insolúveis.

1 Solução de nitrato de prata: formação de precipitado branco de fosfito de prata.

HPO32- + 2Ag+ → Ag2HPO3↓

2 Ácido sulfúrico concentrado: a frio não há reação mas se for aquecido há desprendimento de dióxido de enxofre.

Na2HPO3 + H2SO4 → SO2↑ + 2Na+ + HPO42- + H2O

3 Solução de acetato de chumbo: forma precipitado branco que é insolúvel em ácido acético.

HPO32- + Pb2+ → PbHPO3↓

4.31 HIPOFOSFITOS, H2PO2-

Todos os hipofosfitos são solúveis em água.

1 Solução de nitrato de prata: formação de precipitado branco de hipofosfito de prata.

H2PO2- + Ag+ → AgH2PO2↓

2 Ácido sulfúrico concentrado: ao ser aquecido é reduzido a dióxido de enxofre.

NaH2PO2 + 4H2SO4 → 2SO2↓ + H3PO4 + 3H+ + Na+ + 2SO42- + 2H2O

3 Solução de hidróxido de sódio concentrado: desprendimento de hidrogênio e formação de íons fosfato por aquecimento.

H2PO2- + 2OH- → 2H2↑ + PO43-

4.32 ARSENITOS, AsO33-, E ARSENIATOS, AsO43-

Apresentam as mesmas reações do arsênio, por isso aqui será exposto uma reação que tem por finalidade distinguir os arsenitos dos arseniatos.

1 Nitrato de prata: os arsenitos geram precipitado amarelo de arsenito de prata enquanto que os arseniatos formam ppt vermelho de arseniato de prata.

AsO33- + 3Ag+ → Ag3AsO3↓

AsO43- + 3Ag+ → Ag3AsO4↓

4.33 CROMATOS, CrO42-, E DICROMATOS,Cr2O72-

A maioria dos cromatos metálicos é insolúvel em água, com exceção dos metais alcalinos e de cálcio e magnésio que são solúveis.

1 Solução de cloreto de bário: formação de precipitado amarelo-pálido de cromato de bário que é insolúvel em água e em ácido acético.

CrO42- + Ba2+ → BaCrO4↓

2 Solução de nitrato de prata: forma ppt marrom avermelhado de cromato de prata.

CrO42- + 2Ag+ → Ag2CrO4↓

3 Solução de acetato de chumbo: há formação de cromato de chumbo, um ppt amarelo que é insolúvel em ácido acético e solúvel em ácido nítrico diluído.

CrO42- + Pb2+ → PbCrO4↓

4.34 PERMANGANATOS, MnO4-

Todos os permanganatos são solúveis em água e formam soluções de coloração violeta avermelhado.

1 Peróxido de hidrogênio: há descoloração e liberação de oxigênio.

5MnO4- + 5H2O2 + 6H+ → 5O2↑ + 2Mn2+ + 8H2O

2 Redução de permanganato com sulfeto de hidrogênio: a solução descora e há precipitação de enxofre.

2MnO4- + 5H2S + 6H+ → 5S↓ + 2Mn2+ + 8H2O

3 Ácido clorídrico concentrado: há desprendimento de cloro.

2MnO4- + 16HCl → 5Cl2↓ + 2Mn2+ + 6Cl- + 8H2O

4.35 ACETATOS, CH3COO-

Todos os acetatos, com exceção dos de prata e mercúrio, são solúveis em água.

1 Ácido sulfúrico concentrado: com aquecimento há desprendimento de ácido acético e dióxido de enxofre.

2 Etanol e ácido sulfúrico concentrado: formação de acetato de etila.

CH3COONa + H2SO4 → CH3COOH + Na+ + HSO4-

3 Solução de nitrato de prata: há formação de precipitado branco de acetato de prata em soluções concentradas a frio.

CH3COO- + Ag+ ↔ CH3COOAg↓

4.36 FORMIATOS, HCOO-

A maioria dos formiatos é solúvel em água, com exceção dos sais de chumbo, prata e mercúrio.

1 Ácido sulfúrico concentrado: desprendimento de monóxido de carbono por aquecimento.

HCOONa + H2SO4 → CO↑ + Na+ + HSO4- + H2O

2 Solução de nitrato de prata: formação de ppt branco de formiato de prata em soluções neutras que é reduzido formando um ppt preto de prata.

HCOO- + Ag+ → HCOOAg↓

2HCOOAg↓ → 2Ag↓ + HCOOH + CO2↑

3 Cloreto de ferro(III): coloração vermelha em soluções neutras devido a formação do complexo [Fe3(HCOO)6]3+

6COO- + 3Fe3+ → [Fe3(HCOO)6]3+

4.37 OXALATOS, (COO)22-

Os oxalatos em geral são insolúveis ou escassamente solúveis em água, com exceção dos metais alcalinos e de ferro (II).

1 Ácido sulfúrico concentrado: desprendimento de monóxido de carbono e dióxido de carbono.

(COOH)2 → H2O + CO↑ + CO2↑

2 Solução de nitrato de prata: formação de precipitado branco de oxalato de prata.

(COOH)22- + 2Ag+ → (COOAg)2↓

3 Solução de cloreto de cálcio: forma ppt branco de oxalato de cálcio.

(COOH)22- + Ca2+ → (COO)2Ca↓

4.38 TARTARATOS, C4H4O62-

Os tartaratos normais de metais alcalinos são facilmente solúveis em água, enquanto os demais são escassamente solúveis.

1 Ácido sulfúrico concentrado: decomposição do tartarato sólido.

H2.C4H4O6 → CO↑ + CO2↑2C + 3H2O

2 Solução de nitrato de prata: formação de precipitado branco de tartarato de prata.

C4H4O62- + 2Ag+ → Ag2.C4H4O6↓

3 Solução de cloreto de cálcio: há formação de precipitado branco de tartarato de cálcio.

C4H4O62- + Ca2+ → Ca.C4H4O6↓

4.39 CITRATOS, C6H5O73-

Os citratos normais de metais alcalinos são solúveis em água, os demais citratos metálicos são escassamente solúveis.

1 Ácido sulfúrico concentrado: desprendimento de monóxido de carbono e dióxido de carbono.

HOOC.CH2.C(OH)CO2H.CH2.COOH → CO↑ + H2O↑ + +HOOC.CH2.CO.CH2.COOH

2 Solução de nitrato de prata: formação de ppt branco de citrato de prata que é solúvel em solução de amônia diluída.

C6H5O73- + 3Ag+ → Ag3.C6H5O7↓

3 Solução de cloreto de cálcio: não ppt em soluções neutras a frio, se for aquecido há formação de precipitado cristalino de citrato de cálcio.

2C6H5O73- + 3Ca2+ → Ca3(C6H5O7)2↓

4.40 SALICILATOS, C6H4(OH)COO- OU C7H5O3-

Com exceção dos sais de chumbo, mercúrio, prata e bário, os sais monobásicos são facilmente solúveis em água.

1 Ácido sulfúrico concentrado: há dissolução do salicilato de sódio sólido.

2 Solução de nitrato de prata: formação de precipitado cristalino de salicilato de prata.

C6H4(OH)COO + Ag+ → C6H4(OH)COOAg↓

3 Solução de cloreto de ferro (III): com soluções neutras de salicilatos ou com ácido salicílico livre a solução obtêm coloração vermelho-violeta intensa.

4.41 BENZOATOS, C6H5COO- OU C7H5O2-

Todos os benzoatos, com exceção dos sais de prata e de ferro básico (III), são solúveis em água fria.

1 Ácido sulfúrico concentrado: não há carbonização;o ácido forma um sublimado nas paredes da vidraria.

2 Solução de nitrato de prata: formação de precipitado branco de benzoato de prata que é solúvel em solução de amônia diluída.

C6H5.COO- + Ag+ → C6H5.COOAg↓

3 Cal soldada: o ácido benzóico e benzoatos são decompostos em benzeno.

C6H5.COOH + 2NaOH → C6H6↑ + Na2CO3 + H2O↑

4.42 SUCCINATOS, C4H4O42-

A maior parte dos succinatos é solúvel em água fria.

1 Ácido sulfúrico concentrado: se dissolvem em ácido sulfúrico concentrado mas não há carbonização.

2 Solução de nitrato de prata: formação de ppt branco de succinato de prata que é solúvel em soluções de amônia diluída.

C2H4(COO)22- + 2Ag+ → C2H4(COOAg)2↓

3 Solução de cloreto de bário: formação de ppt branco de succinato de bário em soluções neutras ou levemente amoniacal.

C2H4(COO)22- + Ba2+ → C2H4(COO)2Ba↓

4.43 PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO, H2O2

Essa substância é formada por adição de peróxido de sódio em pequenas porções à água gelada:

Na2O2 + 2H2O = H2O2 + 2Na+ + 2OH-

1 Ensaio de pentóxido de cromo: a camada orgânica superior fica azul.

2 Iodeto de potássio e goma de amido: há formação de iodo lentamente e a solução adquire coloração azul.

H2O2 + 2H+ + 2I- → I2 + 2H2O

3 Solução de cloreto de titânio: a solução adquire coloração vermelho-laranja.

4.44 DITIONITOS, S2O42-

São obtidos por meio de agentes redutores:

4HSO3- + Zn → S2O42- + 2SO32- + Zn2+ + 2H2O

1 Ácido sulfúrico concentrado: liberação de dióxido de enxofre e precipitação de enxofre amarelo-pálido.

2S2O42- + 2H2SO4 → 3SO2↑ + S↑ + 2H2O

2 Solução de nitrato de prata: formação de ppt preto de prata metálica.

2S2O42- + 2Ag+ + 2H2O → 2Ag↓ + 2SO32- + 4H+

3 Solução de sulfato de cobre: forma ppt vermelho de cobre metálico.

2S2O42- + Cu2+ + 2H2O → Cu↓ + 2SO32- + 4H+

4 CONCLUSÃO

Embora cátions e ânions tenham formas de identificação e separação distintas, ambos representam elementos indispensáveis em análises químicas, principalmente as qualitativas, pois não tem como obter um resultado significativo e eficaz se não houver conhecimento a cerca deles e suas formas de identificação e separação que apesar de serem apenas convenção são bastante eficientes na prática.

Portanto, é notável que a relevância do estudo não se restringe apenas a Química Analítica Qualitativa, pois eles estão presentes no dia-a-dia de todas as pessoas.

 

6 REFERÊNCIAS

CONSTANTINO, Marco Gomes; SILVA, Gil Valdo José Da; DONATE, Paulo Marcos. Fundamentos De Química Experimental. São Paulo: Editora da Universidade De São Paulo, 2004

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MARINHO, Silvio Carvalho. Apostila de Práticas de Química Analítica. Maranhão,2011

VOGEL, Arthur I.Química Analítica Qualitativa.5° edição.São Paulo:Editora Mestre Jou,1981.

http://chicodeoliveira.blogspot.com/2010/05/o-conceito-moderno-de-elemento-quimica.html, Acesso em: 27 de junho de 2011 às 23:11h

http://www.gluon.com.br/quali/apostila_de_quimica_analitica_qualitativa_i.pdf, Acesso em: 28 de junho de 2011 às 21:00

http://www2.connection.com.br/marcoaas/aula/apostilas/quali_cap7.pdf, Acesso em: 28 de junho de 2011 às 21:30h

http://www.brasilescola.com/quimica/indicadores-ph.htm, Acesso em: 28 de junho de 2011 às 22:00h

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Indicador.JPG, Acesso em: 29 de junho de 2011 às 19:00h

http://www.casaamericana.com.br/images/PAPEL DE TORNASSOL.jpg, Acesso em: 29 de junho de 2011 às 19:30 h

http://www.scielo.br/pdf/qn/v25n4/10546.pdf, Acesso em: 29 de junho de 2011 às 20:00h