Identificação de amostras metálicas por análise química qualitativa

Experimento 2: Identificação de amostras metálicas por análise química qualitativa

Data: (05/04/2018).

Resumo

A realização deste procedimento experimental teve por finalidade a identificação de sólidos metálicos por análise química qualitativa e reações espontâneas, assim, pode-se demonstrar a importância de tal para o cotidiano como a utilização de metais de sacrifício em navios e a venda de materiais e tintas inoxidáveis.

Introdução

A identidade de um sólido metálico pode ser investigada através da determinação de sua densidade. Porém, nem sempre o valor da densidade pode dar a certeza dessa identificação. “Quando o analista recebe uma amostra completamente desconhecida, a primeira coisa que se deve fazer é estabelecer que substâncias estão presentes. Essa questão pertence ao domínio da análise qualitativa” (VOGUEL, 1992). Assim, utiliza-se a análise química qualitativa, que consiste na determinação das identidades das substâncias numa dada amostra. Isso implica o reconhecimento da presença ou ausência de uma ou mais espécies na amostra a analisar, na maior parte das vezes, com base em informações prévias do seu potencial de existência.
A amostra é normalmente submetida a tratamentos prévios, em função do seu estado físico, até se apresentar na forma em que a sua análise se torne mais simples.

Metodologia

Inicialmente foram pesadas três amostras sólidas distintas sendo denominadas de A, B e C com massas de 0,21mg, 0,13mg e 0,12mg, respectivamente. Cada uma delas, separadamente, foi inserida em tubos de ensaio e posteriormente foi adicionado, aproximadamente, 1,5 mL (30 gotas) de HNO3 (aq) 3 mol.L-1 para favorecer a oxidação do metal, assim podendo fazer a análise qualitativa. Após oxidação do metal foi acrescentado à solução, NaOH(aq) 3 mol.L-1 possibilitando, assim, a precipitação do metal e aparição de características elementares (no caso, coloração ).

Há exceções como o precipitado de Alumínio e Zinco que resultam na cor branca à guisa de solução utiliza-se o NH4Cl((aq) para diferenciação, já que o precipitado de zinco reage com cloreto de amônio resultando um produto solúvel em água.

Resultados e Discussões

Amostra A: Em seu estado inicial (sólido) com massa de 0,21 mg foi adicionado HNO3(aq) (29 gotas de Ácido Nítrico com concentração de 3mol/L) e então se observou o desprendimento de NO(g), logo se pode afirmar que ocorreu a seguinte reação (não balanceada):

A(s) + HNO3(aq) → A(NO3)x(aq) + NO(g) + H2O(l)

Quando ocorre uma corrosão de metal devemos ter em mente que a energia de redução deste metal é sempre menor que a energia de redução do ácido oxidante ou não oxidante, por exemplo, notamos na Tabela 1 que o ouro (Au) tem um potencial de redução maior que o ácido nítrico, ou seja, ele não iria reagir e se manteria no fundo do tubo de ensaio igualmente como entrou.

Durante o processo dessa mesma reação notou-se uma significativa perca de calor, provavelmente, ocasionada por ser uma reação espontânea (reação exotérmica). Após todo o metal reagir, somou-se o NaOH(aq) (concentração de 3 mol/L), caso o metal A tenha um potencial de redução maior que o do Sódio(Na) acontecerá a seguinte reação (não balanceada):

A(NO3)x(aq) + NaOH(aq) → NaNO3(aq) + AOH(aq)

 O suficiente para perceber que esta amostra reagiu foram sete gotas e ouve a formação de um precipitado branco, porém sua identificação é falha, pois existem metais em que seus precipitados são brancos como o Zinco (Zn2+) e o Alumínio (Al3+).

Uma forma de solucionar tal problema é gotejar cloreto de amônio (NH4Cl) na solução, uma vez que o hidróxido de zinco reage com NH4Cl e forma o cloreto de tetraminzinco [Zn(NH3)4Cl2] que é solúvel na água, porem a amostra A permaneceu com o precipitado branco, assim, excluindo a opção da amostra ser zinco, restando apenas a opção de ser o Alumínio, logo podemos substituir e balancear, respectivamente, as reações:

Al(s) +4HNO3(aq) → Al(NO3)3(aq) + NO(g) + 2H2O(l)

Al(NO3)3(aq) + 3NaOH(aq) → 3NaNO3(aq) + Al(OH)3(s)

Amostra B: Em seu estado inicial (sólido) com massa de 0,13 mg foi adicionado HNO3(aq) (30 gotas de Ácido Nítrico com concentração de 3mol/L) e então se observou o desprendimento de NO(g), logo se pode afirmar que ocorreu a seguinte reação (não balanceada):

B(s) + HNO3(aq) → B(NO3)y(aq) + NO(g) + H2O(l)

Durante o processo dessa reação não foi notado perca de calor para o ambiente. Após todo o metal reagir, somou-se o NaOH(aq) (concentração de 3 mol/L) formando a seguinte reação não balanceada):

B(NO3)y + NaOH(aq) → NaNO3(aq) + BOH(aq)

Em uma gota e ouve a “amarelamento” da solução, adicionando-se mais 10 gotas à solução ocorre a aparição de uma coloração marrom-avermelhado, logo tal amostra é identificada como ferro (Fe). E suas respectivas reações ficam:

Fe(s) +4HNO3(aq) → Fe(NO3)3(aq) + NO(g) + 2H2O(l)

Fe(NO3)3(aq) + 3NaOH(aq) → 3NaNO3(aq) + Fe(OH)3(s)

Amostra C: Em seu estado inicial (sólido) com massa de 0,12 mg foi adicionado HNO3(aq) (30 gotas de Ácido Nítrico com concentração de 3mol/L) e então se observou o desprendimento de NO(g), logo se pode afirmar que ocorreu a seguinte reação (não balanceada):