Identificação De cátions

1) Identificação dos cátions do Grupo IIA

O grupo IIA é constituído pelos cátions Bi3+, Pb2+, Hg2+, Cu2+, Cd2+. O reagente precipitante deste grupo é o S2- em meio ácido diluído e os sulfetos dos cátions do grupo IIA são insolúveis numa solução de hidróxido de sódio.

Primeiramente, adiciona-se ao precipitado contendo os cátions do grupo IIA (precipitado I) cerca de 10 gotas de HNO3 4M, aquecendo em banho maria para dissolução do mesmo. Centrifuga-se e retira-se o sobrenadante (sobrenadante I). Há a dissolução dos sulfetos de bismuto, cobre, cádmio e chumbo e resta-se um precipitado preto de HgS ou branco de Hg(NO3)2, identificando assim a presença do mercúrio:

Hg2+ + NO3- → Hg(NO3)2↓

Adiciona-se ao sobrenadante I (Bi3+, Cu2+, Cd2+, Pb2+) cerca de 0,5 gramas de (NH4)2SO4, agitando e deixando em repouso por 5 minutos. Na presença de chumbo há a formação de um precipitado branco de PbSO4:

Pb2+ + SO42- → PbSO4↓

Centrifuga-se, retira-se o sobrenadante II (Bi3+, Cu2+, Cd2+) e lava-se o precipitado (precipitado II) com água quente 3 vezes. Esta lavagem a quente tem a finalidade de manter o PbSO4 no precipitado, pois este é insolúvel nessas condições. Posteriormente, dissolve-se o precipitado adicionando NH4Ac 3M. Em seguida acrescenta-se algumas gotas de cromato de potássio (K2CrO4), observando-se a formação de um precipitado amarelo de cromato de chumbo, e identificando assim o Pb2+:

Pb2+ + CrO42- → PbCrO4↓

Ao sobrenadante II adiciona-se um excesso de NH4OH concentrado. Inicialmente com a adição da amônia ocorre a precipitação dos hidróxidos de bismuto, cobre e cádmio:

Bi3+ + 3NH3 + 3H2O ↔ Bi(OH)3↓ + 3NH4+

Cu2+ + 2NH3 + 2H2O ↔ Cu(OH)2↓ + 2NH4+

Cd2+ + 2NH3 + 2H2O ↔ Cd(OH)2↓ + 2NH4+

Mas com o excesso da amônia, os hidróxidos de cobre e cádmio se dissolvem devido a formação dos íons complexos:

Cu(OH)2↓ + 4NH3 ↔ [Cu(NH3)4]2- + 2OH-

Cd(OH)2↓ + 4NH3 ↔ [Cd(NH3)4]2- + 2OH-

Sendo assim, ao precipitado só resta o hidróxido de bismuto, que é um precipitado branco e dessa forma o Bi3+ é identificado.

Centrifuga-se e separa-se o sobrenadante (sobrenadante III). Se este sobrenadante apresentar coloração azul, isso servirá para identificar o cobre. A coloração azul é devido ao íon complexo presente na solução (tetraamincobre II).

Divide-se o sobrenadante III em duas partes (sobrenadante III-A e sobrenadante III-B).

O sobrenadante III-A é acidulado com ácido acético (para que haja formação do precipitado de cobre) e adiciona-se algumas gotas de K4[Fe(CN)6]. A formação de um precipitado castanho (hexacianoferrato (II) de cobre) confirma a presença de cobre:

2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- → Cu2[Fe(CN)6]↓

Nessa etapa pode haver a formação do ferrocianeto de cádmio, mas este é branco.

Após a identificação do cobre, adiciona-se HCl concentrado gota a gota até o meio ficar ácido, que se observa pelo descoramento da solução. O sobrenadante dessa solução é descartado e o precipitado (precipitado IV) é utilizado para a identificação do cádmio.

A cor amarela do CdS é bastante característica e pode ser usada como um teste de identificação do cádmio, porém é facilmente encoberta pelo CuS, negro que precipita simultaneamente. Para separar o Cu2+ do cádmio, antes da precipitação do sulfeto, este é reduzido ao estado elementar.

Adiciona-se cerca de 10 gotas de glicerina e adiciona-se NaOH 6M até a alcalinização da solução, o que tornará a solução azul novamente. Posteriormente, é adicionado mais 15 gotas de NaOH (excesso). Ocorre a formação de um precipitado branco (Cd(OH)2) de hidróxido de cádmio:

Cd2+ + 2OH- ↔ Cd(OH)2↓

O precipitado é insolúvel em excesso de reagente. Este é lavado 3 vezes com água e glicerina. Em seguida, o precipitado é dissolvido com ácido acético, pois o hidróxido de cádmio é solúvel em ácidos diluídos devido o deslocamento do equilíbrio para a esquerda (reação acima).

Adiciona-se tioacetamida (fonte de H2S) na solução, formando um precipitado amarelo de sulfeto de cádmio:

Cd2+ + H2S → CdS↓ + 2H+

Assim, o cádmio é identificado.

2) Identificação dos cátions do Grupo III

O grupo III de cátions é formado pelo, Fe3+, Cr3+, Al3+, Mn2+, Ni2+, Co2+ e Zn2+ e o reagente deste grupo é o sulfeto de hidrogênio na presença de amônia e cloreto de amônio (tampão NH4OH/NH4Cl) ou solução de sulfeto de amônio. Os cátions desse grupo pertencem a primeira fila dos metais de transição e, por isso, tem forte tendência em formar complexos.

Primeiramente, adiciona-se à solução de cátions 10 gotas de HCl 6M e em seguida gota a gota de NH4OH 6M, até que o meio fique alcalino. Em seguida, acrescenta-se mais duas gotas de NH4OH 6M para excesso, aquecendo a solução por 1 minuto. A realização conjunta de ácido clorídrico e amônia é realizada para formar um tampão (pH ≈ 9,3) e assim ajustar o pH do meio. Com a formação desse tampão há a precipitação dos hidróxidos de alumínio, crômio e ferro.

Fe3+ + 3OH- →Fe(OH)3↓

Cr3+ + 3OH- →Cr(OH)3↓

Al3+ + 3OH- →Al(OH)3↓

Os íons Ni2+, Co2+ e Zn2+ permanecem na solução em forma de complexos (Co(NH3)63+, Ni(NH3)62+, Zn(NH3)2+) e o manganês na forma de Mn2+. Os cátions de níquel, cobalto e zinco formam complexos porque há um excesso de amônia no meio tamponado, excedendo o valor do produto de solubilidade dos seus hidróxidos e formando assim os complexos amínicos. Para o Mn2+, a quantidade de NH3 não é suficiente para complexa-lo.

O precipitado I é separado do sobrenadante I.

O precipitado I é lavado 2 vezes com NH4Cl 2 M favorecendo a formação do tampão NH4OH/NH4Cl, que é necessário para a identificação dos cátions desse grupo.

O precipitado I pode conter os hidróxidos: férrico, cromo, alumínio e o sobrenadante I pode conter Ni2+, Co2+, Zn2+ e Mn2+.

Adiciona-se ao precipitado I NaOH