Identificação De cátions

1. Introdução Teórica

Grupo I

Os íons dos metais alcalinos Na+ e K+ são os maiores cátions do período à que pertencem. Estes íons possuem uma carga pequena e a estrutura de um gás nobre. Por isso, têm uma fraca atração por ânions e moléculas. Por este motivo, a maioria de seus sais são solúveis em água e seus íons raramente formam complexos. O íon amônio (NH4+), por apresentar a mesma carga e quase o mesmo raio iônico que os íons sódio e potássio, são quimicamente similar a estes íons e, por esse motivo, estudado neste grupo. Esse grupo de cátions não possui um reagente específico para separá-los. Neste caso, a identificação de cada um deve ser realizada numa solução contendo todos os íons sem prévia separação.

Os sais de sódio possuem coloração branca e são solúveis em água. Em solução aquosa são quimicamente inertes e não são reduzidos aos seus íons metálicos. Os sais de sódio frequentemente cristalizam como hidratos. As propriedades gerais dos sais de potássio são similares às do íon sódio. São geralmente brancos e solúveis em água.

Embora o íon amônio não seja um cátion metálico, seus sais possuem propriedades semelhantes aos metais alcalinos. Os sais de amônio geralmente são brancos e solúveis em água.

Grupo II

Os elementos magnésio, cálcio, estrôncio e bário pertencem ao grupo II da tabela periódica apresentando configurações eletrônicas similares. Isto é devido à semelhança de suas propriedades.

Os íons magnésio apresentam-se incolores em soluções, seus sais são de caráter iônico, brancos ou incolores, a menos que esteja presente um ânion colorido. O hidróxido de magnésio é o menos solúvel. A alta solubilidade de muitos compostos de magnésio é atribuída ao pequeno tamanho do íon Mg2+, o que favorece a sua hidratação.

O cálcio é o elemento mais abundante dos metais alcalinos terrosos. Seus compostos menos solúveis são os carbonatos e oxalatos. Os sais de cálcio dão à chama do bico de Bunsen uma coloração vermelho tijolo.

O estrôncio devido a sua posição na tabela periódica possui propriedades intermediárias entre o cálcio e o bário. Seus sais dão a chama do bico de Bunsen uma coloração vermelha carmim.

O bário é o elemento mais pesado destes quatro elementos e seus íons são muito tóxicos. O cromato de bário é o menos solúvel. Os sais de bário apresentam uma coloração verde à chama do bico de Bunsen.

Todas as soluções dos íons desse grupo são incolores e seus sais apresentam caráter iônico e são brancos ou incolores, a menos que esteja presente um ânion colorido. Embora solúveis em água, os nitratos de estrôncio e bário podem ser precipitados pela adição de ácido nítrico concentrado.

Os íons dos metais alcalinos terrosos não hidrolisam significativamente em solução e seus íons são bivalentes. Os hidróxidos de cálcio, estrôncio e bário são considerados bases fortes.

Cálcio, estrôncio e bário formam carbonatos insolúveis em solução alcalina. O magnésio não precipita com hidróxido em presença de excesso de íons amônio que reduzem a concentração dos íons hidroxila a um valor tal, que o produto de solubilidade do hidróxido de magnésio não é atingido. Por razões semelhantes, o carbonato de magnésio não precipita na presença de excesso íons amônio. Tudo anteriormente comentado permite separar os íons Mg2+ de Ca2+, Sr2+ e Ba2+.

2. Resultados e discussões

2.1 Amostra 15

Grupo I

Reação dos Íons sódio (Na+):

Utilizou-se um fio níquel-crômico para a realização do teste de chama. Para a limpeza aqueceu-se o fio na chama e mergulhou-se no ácido clorídrico 6mol/L até que nenhuma cor fosse encontrada na chama. Conseguiu-se remover esta coloração rápida, pois muitas vezes o sódio é persistente e levasse tempo para removê-lo. Após este procedimento emergiu-se o fio no sólido da amostra de sódio e colocou-se no fogo, observou-se coloração amarelo intenso, concluiu-se positivo o teste de sódio.

Observação:

A coloração do amarelo intenso só é possível, pois o aquecimento do sódio faz com que os elétrons se excitem passando para uma camada mais elevada, e quando voltam ao seu estado fundamental emitem uma energia, e esta energia nos fornece a coloração.

Reações dos Íons de Amônio (NH4+):

Para a identificação do amônio adicionou-se hidróxido de sódio 4mol/L á amostra, levou-se ao aquecimento. A liberação da amônia é identificada através do papel de tornassol vermelho, que em contato com a o vapor liberado tornaria azul, entretanto não houve evidência de coloração no papel de tornassol, contudo conclui-se que o teste do amônio foi negativo.

Reações dos Íons de Potássio (K+):

A identificação do potássio só é possível, na amostra, na ausência do amônio, como foi nesse caso. Fez-se a identificação do potássio, adicionando-se ácido acético 3mol/L e acetato de sódio 3mol/L, em um meio tamponado, aqueceu-se por alguns minutos e adicionou-se cobaltonitrito de sódio 0,2mol/L. Entretanto não houve à formação de precipitado sólido na solução, concluindo-se que o teste de potássio foi negativo.

Observação:

O meio tamponado é importante, pois quando não é, a amostra fica com um tom amarronzado, isso é resultante da decomposição do reagente, por isso utilizamos mais umas gotas de ácido acético e acetato de sódio.

A identificação do Potássio não é conclusiva apenas com o teste de chama, pois com a presença de sódio encobre a coloração violeta.

Grupo II

A separação da possível presença de magnésio da possível presença de cálcio, estrôncio e bário foi a partir da adição de ácido clorídrico 6mol/L, hidróxido de amônio 6mol/L e carbonato de amônio 1,5mol/L. Com isso ocorreu à formação de um precipitado que poderia ser um, dois ou três componentes dentre o cálcio, bário e/ou estrôncio. Separou-se em dois tubos de ensaio o sobrenadante do precipitado, e analisou-se apenas o sobrenadante que poderia ter magnésio.

No sobrenadante adicionou-se ácido clorídrico 6mol/L, monohidrogeno-fosfato de sódio 3mol/L