A Química Analítica

Introdução:

A química analítica é a ciência que estuda a teoria e os princípios dos métodos de análises químicas que nos permitem determinar a composição da substância ou da mistura. A análise qualitativa pode ser feita de duas maneiras. A primeira maneira é por via seca, onde o material, no estado solido, a ser analisado, em sua maioria um cristal, é aquecido através de uma fonte de calor (Bico de Bunsen) e pelo Postulado de Bohr, seus elétrons são excitados liberando assim luz, a coloração de cada luz é única de cada cátion. Outra maneira é a por via úmida onde as reações químicas ocorrem entre íons em solução, isto é, em solução aquosa. A identificação e a confirmação de íons (cátions e ânions) são melhores quando realizado em via úmida. Na análise de substâncias inorgânicas quase sempre se utiliza soluções aquosas de sais, ácidos ou bases. Esses eletrólitos, que são soluções que permitem a passagem da corrente elétrica devido à presença de íons livres na mesma, ao se ionizarem deixando íons livres na solução permitem a identificação dos mesmos.

Para análises qualitativas os cátions podem ser classificados em 5 grupos, levando em consideração o modo com que estes reagem com alguns reagentes seletivos, principalmente pela formação ou não de precipitados. A classificação mais comum está relacionada com a diferença de solubilidade de seus cloretos, sulfetos, hidróxidos e carbonatos. Os cátions do grupo III são conhecidos como grupo do sulfeto de amônio, pois todos precipitam como hidróxido ou sulfetos em solução saturada de sulfeto de hidrogênio na presença de amônia e cloreto de amônio ou solução de sulfeto de amônio. Os cátions deste grupo são: Fe3+, Al3+, Cr3+, Ni2+, Co2+, Mn2+ e Zn2+.

Cinco desses elementos são elementos de transição, entre eles, cromo, manganês, ferro, cobalto e níquel, e por esta razão pode-se esperar que suas propriedades sejam aquelas de elementos que tem uma camada interna de elétrons incompleta, isto é, valência variada, íons coloridos e forte tendência para formar íons complexos. O zinco e o alumínio não são metais de transição, mas o íon Al3+ tem muitas propriedades semelhantes às dos íons Cr3+ e Fe3+, o que pode ser explicado pelo fato destes íons terem as mesmas cargas e raios aproximadamente iguais. Os hidróxidos de zinco, cromo e alumínio são anfóteros.

O ferro constitui 4,7% da crosta terrestre e entre os metais é o segundo em abundância após o alumínio. O ferro metálico é um metal branco prateado, tenaz e dúctil. Funde a 1535°C. Na natureza o ferro não está em estado livre ou elementar, porém, é comumente encontrado na forma de pirita FeS, hematita Fe2O3 e Fe3O4, que é transportada para um forno aquecido a uma temperatura de 2000°C, sendo obtido da redução destes compostos. Apresenta 3 formas alotrópicasalfa ,  gama e delta, sendo a mais estável em temperaturas normais, o ferro alfa. O ferro apresenta em seu estado de oxidação +2, é facilmente oxidado a ferro +3, em virtude deste comportamento é um agente redutor forte, forma complexos quelatos ou por associação de íons, e são facilmente identificados por formar soluções coloridas. A reação pela qual identificamos o ferro mais facilmente é com tiocianato de amônio, devido a coloração vermelho intenso (cor de sangue), reage facilmente com ácidos diluídos ou concentrados, e com bases formando precipitados insolúveis.

O alumínio é um metal branco, dúctil e maleável; seu pó é cinza. Funde a 659°C. Os objetos de alumínio expostos ao ar são oxidados na superfície, mas a camada de óxido protege o objeto da oxidação posterior. O alumínio que é considerado o elemento metálico em maior quantidade na terra é obtido naturalmente a partir de alguns minérios e o principal deles é a bauxita. Outros minérios onde ele é encontrado também possuem grande valor comercial por serem considerados pedras preciosas como por exemplo o rubi e a safira. O alumínio forma compostos somente no estado de oxidação 3+. Seu hidróxido é anfótero, sendo uma substância gelatinosa de cor branca possuidora de um grande poder de adsorção. Soluções contendo o íon Al (III) são incolores. Seus halogenatos, nitrato e sulfato são solúveis em água; apresentam reações devido à hidrólise. O sulfato de alumínio só pode ser preparado em estado seco, pois, em soluções aquosas, ele hidrolisa, formando o hidróxido de alumínio, Al(OH)3. O sulfato forma sais duplos com sulfatos de cátions monovalentes, cristais de aparência atraente, chamados alumes.

O elemento químico cromo é um metal de transição branco, cristalino com baixa maleabilidade e ductibilidade, possui número atômico 24 e massa atômica relativa 51, 996 u está localizado no grupo VI-B da tabela. É encontrado na natureza na forma de cromita (FeCr2O4), um óxido duplo de ferro e cromo de coloração amarelo ocre, de onde o cromo é extraído industrialmente por processos térmicos ou eletrolíticos. O estado de oxidação mais estável do cromo na maioria das circunstâncias é o 3+. Os compostos do cromo (II) são agentes redutores, e os de cromo (VI) são fortes agentes oxidantes. As propriedades ácido-base associadas com esses estágios de oxidação variam da forma esperada; com a acidez crescendo com o aumento do número de oxidação do cromo. O CrO e Cr(OH)2 são básicos, o Cr2O3 é anfótero, e o CrO3 é ácido. A característica, talvez a mais notável do cromo (III) é sua tendência de formar complexos estáveis com um número enorme de espécies doadoras de elétrons. Os outros íons bi ou tripositivos de metais de transição também apresentam essa propriedade, porém os complexos de cromo (III) são particularmente estáveis, uma vez formados, e dessa forma tem sido extensamente estudados. Alguns exemplos são os hexaaquacomplexos, [Cr (H2O)6]3+, o hexaamincomplexo, [Cr(NH3)6]3+ e o complexo aniônico, [CrF6]3-.