As Propriedades dos cátions do grupo III

Propriedades dos cátions do grupo III

         Cobalto: O cobalto forma compostos no estado de oxidação +2 (cobaltoso) e +3 (cobáltico). No estado +2 ele forma sais simples estáveis e no estado +3 forma sais complexos estáveis. Seus sais são coloridos, sendo que os cobaltosos são de cor avermelhado ou azul, dependendo do grau de hidratação e de outros fatores. Os íons complexos cobálticos apresentam uma grande variedade de cor.

 Níquel: O níquel forma compostos em diversos estados de oxidação, mas os seus compostos mais comuns ocorrem no estado +2 (niqueloso). Os sais hidratados de níquel são de cor verde.        

Manganês: O manganês forma compostos nos estados de oxidação +2, +3, +4, +6 e +7, sendo mais comuns os estados +2, +4 e +7. Os compostos de manganês no estado +7 (permanganatos) são fortes agentes oxidantes e coloridos. Os compostos de manganês no estado +2 (manganosos) são agentes redutores.

         Crômio: O crômio forma compostos nos estados de oxidação +2, +3 e +6; os estados +3 e +6 são os compostos mais importantes. Compostos de crômio +6 (cromatos e dicromatos), são fortes agentes oxidantes. O hidróxido de crômio +3 (hidróxido crômico) é anfótero. Os compostos de crômio +2 (compostos cromosos) são fortes agentes redutores. Todos os sais de crômio são coloridos.

         Alumínio: 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 Al3+ são incolores.

         Zinco: O zinco forma compostos somente no estado de oxidação +2. Seu hidróxido, como os de Cr3+ e Al3+, é anfótero. O zinco, como o cádmio, pertence ao grupo 2B da tabela periódica, e forma com amônia o íon complexo Zn(NH3)42+.

• INTRODUÇÃO TEÓRICA

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 1,2. Os cátions deste grupo são: Fe3+ e Fe2+, Al3+, Cr3+, Ni2+, Co2+, Mn2+ e Zn2+. Neste estudo só estudamos reações dos íons Fe3+, Al3+ e Al3+.

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 as 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.

Os metais deste grupo não são precipitados pelos reagentes dos grupos I e II, mas todos são precipitados pelo o gás sulfídrico, na presença do cloreto de amônio, a partir de soluções tornadas alcalinas pela a amônia. Os metais, com exceção do alumínio e do cromo que são precipitados como hidróxidos devido à hidrólise completa dos sulfetos em solução aquosa, são precipitados como sulfetos.

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. O ácido clorídrico diluído ou concentrado e o ácido sulfúrico o dissolvem, formando sais de ferro (II) e liberando hidrogênio.

Fe + 2H+→ Fe2+ + H2(g)

O ácido sulfúrico concentrado a quente produz íons ferro (III) e dióxido de enxofre:

2Fe + 3H2SO4 + 6H+ → 2Fe3+ + 3SO2(g) + 6H2O

Com ácido nítrico diluído a frio, formam-se íons ferro (II) e íons amônio:

4Fe + 10H+ + NO3- → 4Fe2+ + NH4+ + 3H2O

O ácido nítrico concentrado forma-se, contudo, um filme de óxido protetor, o metal torna-se “passivo” e não se dissolve. Em solução aquosa o íon (II) são verde-pálio e dos íons (III) vermelho-marrom, devido à formação de complexos de hidróxido, e desaparece quase por completo pela adição do ácido nítrico. Por outro lado, à medida que o pH da solução aumenta, a cor se aprofunda até que o óxido hidratado Fe2O3 acaba precipitando.

Tanto o Fe (II) como o Fe (III) formam complexos com um grande número de doadores de elétrons. Uma comparação entre os potenciais de redução

Fe3+ + e- → Fe2+ E° = 0,77 V,

Fe(CN)63- + e- →Fe(CN)64- E° = 0,36 V,

Proporciona um bom exemplo de como as estabilidades relativas dos estados de oxidação são afetadas pela formação de complexos. O Íon férrico aquoso é um bom agente oxidante, porém o ferrocianeto [Fe (CN)6]3- é bem mais fraco. A formação do complexo com cianeto provoca maior estabilização do Fe (III) do que o Fe (II).

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 ácido clorídrico diluído dissolve o metal facilmente, enquanto a dissolução no ácido sulfúrico ou nítrico diluídos é mais lenta.

2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2(g)

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.