DETERMINAÇÃO DA FÓRMULA QUÍMICA DE UM SAL DESCONHECIDO

1. Objetivo

O experimento realizado teve por objetivo observar a cor da chama associada à presença de elementos químicos metálicos presentes em sais e identificar elementos químicos metálicos pelo teste da chama. Além disso, determinar de maneira indireta ânions presentes em alguns sais e por fim determinar a fórmula de um sal desconhecido utilizando métodos empíricos. Objetivou-se também a determinação do número de moléculas de água da amostra do sal hidratado.

2. Introdução

Os sais são compostos sólidos em que os íons positivos, os cátions, ligam-se eletrostaticamente ou ionicamente a íons negativos, os ânions. Um determinado número de moléculas de água pode participar da cristalização, além dessa interação iônica, através de uma interação do tipo íons-dipolo permanente.

Um íon em água tem um certo número de moléculas de água a ele ligadas. Essa ligação de moléculas de água a partículas solúveis, especialmente os íons, é chamada de hidratação.

Quando os sais se cristalizam a partir de uma solução em água, os íons podem reter algumas das moléculas de água de hidratação e formar sais hidratados. (Atkins, 2006)

Na determinação da fórmula química de um sal desconhecido, o teste de chama (análise por via seca) é um método muito importante da Química Analítica Qualitativa que possibilita a identificação de alguns íons metálicos. Neste procedimento, amostras de sal são introduzidas na chama de um bico de Bunsen, para observação da coloração resultante.

Quando certa quantidade de energia é fornecida a um determinado elemento químico (energia em forma de calor, neste caso), alguns elétrons da última camada de valência absorvem esta energia passando para um nível de energia mais elevado, permanecendo em um estado excitado.

Quando um desses elétrons excitados retorna ao estado fundamental, ele libera a energia recebida anteriormente em forma de radiação. Cada elemento libera a radiação em um comprimento de onda característico, pois a quantidade de energia necessária para excitar um elétron é única para cada elemento. Assim, é possível identificar a presença de certos elementos devido à cor característica que eles emitem quando aquecidos numa chama.

Os ensaios por via seca são limitados a alguns elementos apenas, pois muitos cátions não podem ser identificados pelo teste da chama. Isto se deve ao fato de a chama não ter energia suficiente para deixar o átomo excitado ou a energia liberada pelo átomo na transição eletrônica de volta ao estado fundamental não estar na região visível do espectro. Desta forma, a análise por via úmida, que emprega água como solvente e meio de reação, é mais abrangente e possibilita a determinação de íons (cátions e ânions). Através da formação de precipitado sólido e/ou mudança de coloração.

3. Procedimentos

3.1. Materiais Utilizados

1. Fio de platina com haste

2. Bico de Bunsen

3. Vidro de relógio

4. Pedaço de lixa fina

5. Suporte para tubos de ensaio

6. Três tubos de ensaio

7. Espátula

8. Balança analítica

9. Tripé de ferro

10. Triângulo de porcelana

11. Tela de amianto

12. Cadinho com tampa

13. Pinça

14. Pisseta com água destilada

15. Cronômetro

16. Fósforo

17. Papel toalha

18. Amostra problema (sal desconhecido – amostra 03)

19. Solução de HCl concentrado

20. Solução de HCl

21. Solução de AgNO3

22. Solução de BaCl2

23. Solução de K3[Fe(CN)6]

24. Solução de HNO3

3.2. Métodos

3.2.1. Análise por via seca (Teste de Chama)

No procedimento do teste de chama, ou análise por via seca, primeiramente, lixou-se e extremidade do fio de platina a fim de remover possíveis resíduos de sal aderido. Em seguida, dez gotas de ácido clorídrico concentrado foram colocadas no vidro de relógio e a ponta do fio foi molhada no ácido. Com o bico de Bunsen ligado, a amostra contida na alça de platina foi introduzida na região mais quente da chama e a coloração emitida foi observada. O processo repetiu-se até não se obter mais coloração.

Novamente o fio foi molhado no ácido clorídrico concentrado e, com a ponta umedecida, aderiu-se alguns poucos cristais da amostra do sal desconhecido. A amostra foi introduzida na região mais quente da chama do bico de Bunsen e a coloração emitida, que corresponde ao resultado do processo de transição eletrônica do átomo de cátion metálico, foi observada e anotada.

Com a coloração observada da chama, pôde-se identificar o possível cátion presente na amostra em estudo, através da comparação com a tabela de referência para elementos químicos metálicos.

3.2.2. Análise por via úmida

A análise por via úmida foi utilizada para se determinar o ânion presente no sal em estudo. Neste processo, colocou-se uma pequena porção do sal hidratado no fundo de cada um dos três tubos de ensaio e adicionou-se cerca de 2 cm de altura de água destilada, misturando-se até dissolução completa do sal. No primeiro tubo, adicionou-se uma gota da solução de HCl e duas gotas da solução de K3[Fe(CN)6]. No segundo, colocou-se uma gota da solução de HNO3 e duas gotas da solução deAgNO3. E, finalmente, no terceiro tubo, adicionou-se uma gota da solução de HCl e duas gotas da solução de BaCl2.

As três soluções foram agitadas e considerou-se apenas a formação de precipitado ou não. Para a determinação do ânion presente na amostra problema, fez-se comparação com a tabela de reações utilizadas na identificação de metais por via úmida. Assim, foi