Aula cations e anions via umida

Análise de Cátions e Ânions por via úmida
Dr. Endler Marcel Borges
Blumenau – SC, 09/12/2014

Referências Bibliográficas
1. VOGEL, A. I. - Química Analítica Qualitativa, 5ª ed, Gimeno, A.
(tradutor), Ed. Mestre Jou, São Paulo, 1981.
2. BACCAN, N.; GODINHO, O. E. S.; ALEIXO, L. M.; STEIN, E. -
Introdução à Semimicroanálise Qualitativa, 6ª ed., Ed. UNICAMP,
Campinas, 1995.
3. ALEXÉEV, V. - Semimicroanalisis Químico Cualitativo, Mendoza,
U. V. (tradutor), Mir Publishers, 1975.
4. de ABREU, D.G et al., Uma proposta para o ensino da Química
Analítica Qualitativa Quim. 2006, 29(6) 1381-1386.

Autores como Vogel, adotaram a mesma classificação, porém, com
uma seqüência inversa à proposta por Fresenius: grupo I, Ag+,
Pb2+ e Hg2
2+; grupo IIA, Hg2+, Pb2+, Bi(III), Cu2+ e Cd2+; grupo IIB,
As(III), As(V), Sb(III), Sb(V), Sn2+ e Sn4+; grupo III, Fe3+, Al3+, Cr3+, Ni2+,
Co2+, Zn2+ e Mn2+; grupo IV, Mg2+, Ba2+, Ca2+ e Sr2+; grupo V, Na+,
K+ e NH4
+.

+
Cátions do Grupo I Na, K, NH4
Os íons dos metais alcalinos Na+ e K+ possuem
carga pequena e a estrutura de gás nobre. Por esses
motivos, têm uma fraca atração por ânions e moléculas, e
como consequência a maioria de seus sais são solúveis em
água e seus íons raramente formam complexos.
O íon amônio está incluído neste grupo porque
apresenta propriedades semelhantes.
Este grupo de cátions não possui um reagente
especifico para separá-los e a identificação de cada um
deve ser feita em numa solução contendo os íons sem
previa separação.

Reações dos íons potássio (K+)
3K+ + [Co(NO2)6]3- + → K3 [Co(NO2)6]3-
Para fazer este teste, junta-se 3 gotas de uma solução de
cloreto potássio 0,2 M, 3 gotas de ácido acético 3 M e um
mesmo volume de acetato de sódio 3 M num tubo de ensaio.
Adiciona-se 6 gotas de solução de cobaltonitrito de sódio0,2
M, recentemente preparada. Se o precipitado não se formar
de imediato, deixa-se o tubo repousar por alguns minutos.
2K+ + Ag+ + [Co(NO2)6]3- + →
K2Ag[Co(NO2)6]3-
3NO2
- + 2H+ → NO + H2O + NO3-

K+ + ClO4- → KClO4
Para o teste, adiciona-se um tubo de ensaio 3 gotas de
uma solução de cloreto de potássio 0,2 e 5 gostas de
uma solução de ácido perclórico 20%. Um precipitado
branco, cristalino indica a presença de potássio

Reações do íon amônio, NH4+
+ + [Co(NO2)6]3- + → (NH4)3 [Co(NO2)6]3-
3NH4
+ + OH- → NH3 + H2O
NH4
NH3(g) + HCl(g) → NH4Cl(s)

1) Com qual cátion do Grupo 1 o íon amônio é semelhante?
2) Dar, pelo menos uma reação do ion NH4
+, que não ocorre com íon de metais
alcalinos.
3) Por que deve-se remover os sais de amônio antes de se fazer os testes para o íon
potássio?
4) Que tipos de engano levariam aos seguintes erros:
4a) No teste para íon potássio com cobaltonitrito de sódio obtém-se uma solução rosa, e
nenhum precipitado, embora o íon potássio esteja presente.
4b) Neste mesmo teste para íons potássio com cobaltonitrito de sódio obtém-se uma
grande quantidade de precipitado amarelo, embora o íon potássio não esteja presente.

Análise de cátion do Grupo II
Mg2+, Ba2+, Ca2+ e Sr2+

Magnésio: O hidróxido de magnésio é um de seus compostos menos solúveis. A alta
solubilidade de muitos compostos de magnésio é atribuida ao pequeno tamanho do íon
Mg2+.
Cálcio: O cálcio é o elemento mais abundante dos metais alcalinos terrosos. Seus sais
menos solúveis são carbonatos e oxalatos.
Estrôncio: O estrôncio como pode se esperar de sua posição na tabela periódica, possui
propriedades intermediárias entre o cálcio e o bário.
Bário: O bário é o elemento mais pesado desses quatro elementos e seus íons são muito
tóxicos. O cromato de bário é um dos compostos menos solúveis encontrados na análise
qualitativa.

Produtos de solubilidade em água de alguns sais de magnésio, cálcio, estrôncio e bário

Reação com base forte
Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2
NH3 + H2O → NH4
+ + OH-Dissolução
do precipitado na presença de NH4Cl 4 mol/L
Reações com hidróxido de amônio
Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2(s)
Adição de NH4(OH) 6 M a Mg(NO3)2 0,2 M
forma precipitado dissolução com adição de
NH4Cl 6 M

Reações com carbonato de amônio
Mg2+ + CO3
-2 → MgCO3
- + H+ → H2CO3 → CO2 + H2O
HCO3
-2 + NH4
CO3
+ → HCO3
- + NH3
Reações com monohidrogeno fosfato de sódio
2- + OH- → H2O + PO4
HPO4
3-
Mg2+ + NH4+ + PO4
-3 + 6H2O → MgNH4PO4.6(H2O)
(precipitado branco cristalino)

Reações dos íons Ca2+ , Sr2+ , Ba2+
Reação com carbonato de amônio
Ca2+ + CO3
2+ → CaCO3(s)
Sr2+ + CO3
2+ → SrCO3(s)
Ba2+ + CO3
2+ → BaCO3(s)
Reações com Oxalato de amônio
MC2O4 → M2+ + C2O4
2-
2- + H+ → HC2O4
C2O4
-

Reação com dicromato de potássio
2- + H2O → 2CrO4
Cr2O7
2- + 2H+
M2+ + CrO4
2- → MCrO4
Os íons bário formam como o cromato um
precipitado amarelo de cromato de bário,
BaCrO4. Os íons Sr2+ e Ca2+ não precipitam nas
condições que foi feita a reação.
Reação com sulfato de amônio
M2+ + SO4
2- → MSO4

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5) Na separação de cátions do Grupo II, com soluções de carbonato de
amônio qual é a função do cloreto de amônio?
6) Na separação de íons Ba2+ de íons Sr2+, explicar:
6a) Qual é a função do acetato de sódio?
6b) Por que deve ser evitada uma alta concentração de íons H+

Cátions do Grupo III Fe3+, Al3+, Cr3+, Ni2+, Zn2+ e
Mn2+
O grupo III, também chamado de grupo do sulfeto de amônio compõe-se de íons de sete
metais que são precipitados como hidróxido ou sulfetos em uma solução tamponada
com NH4(OH)/NH4Cl, contendo (NH4)2S.
O zinco e o alumínio são metais de transição, mas íons Al3+ tem muitas propriedades
semelhantes as dos íons Cr3+ e Fe3+, o que pode ser explicado pelo fato destes íons
terem a mesma carga raios aproximadamente iguais. Os hidróxidos de zinco, crômio e
alumínio são anfóteros.
Deve-se evitar a precipitação de cátions do Grupo II, Destes íons, somente o Mg2+ pode
precipitar como hidróxido em presença de NH4OH, mas o NH4Cl impede essa
precipitação.

Reações com NaOH
Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3(s)
Al3+ + 3OH- → Al(OH)3(s)
Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3(s)
Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)2(s)
Mn2+ + 2OH- → Mn(OH)2(s)
Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2(s)
Co2+ + 3OH- → Co(OH)2(s)
Ni2+ + 2OH- → Ni(OH)2(s)
Cr(OH)3(s) + OH- → Cr(OH)4
-
Al(OH)3(s) + OH- → Al(OH)4
-
Zn(OH)2(s) + OH- → Zn(OH)4
2-

Reações com NH4(OH)
Mn2+ + 2NH4(OH) → Mn(OH)2
Zn2+ + 2NH4(OH) → Zn(OH)2
Ni2+ + 2NH4(OH) → Ni(OH)2
Co2+ + 2NH4(OH) → Co(OH)2
Fe3+ + 3NH4(OH) → Fe(OH)3
Cr3+ + 3NH4(OH) → Cr(OH)3
Al3+ + 3NH4(OH) → Al(OH)3
Zn(OH)2 + 4NH3→ Zn(NH3)4
2+ + 2OH-Co(
2+ + 2OH-Ni(
OH)2 + 4NH3→ Co(NH3)6
2+ + 2OH-Cr(
OH)2 +4NH3→ Ni(NH3)6
3+ + 2OH-
OH)3 + 6NH3→ Cr(NH3)6

Reações com NH4OH em presença de NH4Cl
Formação penas de Fe(OH)3 e Al(OH)3 e Cr(OH)3
Reações com sulfetos de amônio em
presença de NH4OH e NH4Cl

A tioacetamida produz ion S2- em meio alcalino de
acordo com a equação
CH3CSNH2 + 3OH- → CH3COO- + S2- + H2O
Mn2+ + S2-→ MnS
Zn2+ + S2- → ZnS
Ni2+ + S2- → NiS
Co2+ + S2- → CoS
MnS + 2H+ → Mn2+ + S2-
ZnS + 2H+ → Zn2+ + S2-
NiS + NO3
- + 4H+ → Ni2+ + 2NO2 + 2H2O + S
- + 4H+ → Ni2+ + 2NO2 + 2H2O + S
NiS + NO3

Identificação do Fe3+
Fe3+ + 6SCN- → Fe(SCN)6
3-
2Fe2+ + H2O2 + 2H+ → 2Fe2+ 2H2O
Crômio, Cr3+
2Cr(OH)4
- + 3H2O2 + 2OH- → 2CrO4
-2 + 8H2O
Cobalto, Co2+
Co2+ + 4SCN- → Co(SCN)4
2-

Níquel, Ni2+
Reação com dimetilglioxima

7) Que propriedades dos cátions Al3+, Cr3+ e Fe2+
é utilizada para separá-los dos demais íons do
Grupo III?
8) Uma liga metálica constituída de Fe, Cr, Zn e
Ni necessita ser analisada. Propor um
procedimento para análise qualitativa completa
dessa liga.

Cátions do grupo IV
Hg2+, Pb2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+, As3+, As5+, Sb3+,
Sb5+, Sn2+ e Sn4+.
Os cátions de metais do grupo IV apresentam como
característica importante, o fato de seus sulfetos
serem insolúveis em ácidos minerais diluídos, ao
contrário de sulfetos dos grupos III que são solúveis
neste meio. Esta diferença de comportamento é usada
para separar os íons deste grupo dos íons dos grupos
anteriores.

Cátions do grupo IV
Grupo IV A ou sub grupo do cobre Hg2+, Pb2+,
Bi3+, Cu2+ e Cd2+.
Grupo IV B ou sub grupo do arsênio As3+,
As5+, Sb3+, Sb5+, Sn2+ e Sn4+.
Os sulfetos do subgrupo do cobre são insolúveis
numa solução de hidróxido de sódio, enquanto
os sulfetos do subgrupo do arsênio são solúveis.
Esta diferença de comportamento é usada para
separar os cátions do grupo do cobre dos
cátions do grupo do arsênio.

É possível ver na Tabela
que se [H+] for muito
grande, pode haver uma
precipitação incompleta
de Pb2+ e Cd2+. Por
outro lado se [H+] for
muito baixa, pode
permitir o ínicio da
precipitação do níquel,
cobalto e zinco, que são
cátions do grupo III.

Dissolução de sulfetos
Conforme já visto anteriormente, um alta concentração de H+ diminui
a concentração de íons S2-. Esta diminuição pode ser suficiente para
dissolver sulfetos, como por exemplo CdS e PbS.
O íon NO3- a quente em solução ácida, oxida o S2- a S, o que resulta na
dissolução de certos sulfetos metálicos. Na separação dos cátions do
grupo IV A, utiliza-se uma solução de HNO3 4 M para dissolver CdS,
PBS, Bi2S3 e CuS. Dessa maneira esses metais são separados do HgS
que não dissolve neste meio.
Uma alta concentração de agente complexante pode diminuir a
concentração de íons metálicos a tal ponto que sulfeto metálico
dissolve-se. Um exemplo, é a dissolução do CdS em soluções contendo
altas concentrações de Cl-, com formação do complexo CdCl4
-2

Reação com S2-
Hg2+ + (NH4)2S → HgS(s) + 2NH4
+
Pb2+ + (NH4)2S → PbS(s) + 2NH4
+
Cu2+ + (NH4)2S → CuS(s) + 2NH4
+
2Bi3+ + (NH4)2S → Bi2S3(s) + 6NH4
+
Cd2+ + (NH4)2S → CdS(s) + 2NH4
+
- + 8H+ → 3Pb2+ + 3S + 2NO + 4H2O
3PbS(s) + 2NO3
- + 8H+ → 3Cu2+ + 3S + 2NO + 4H2O
3CuS(s) + 2NO3
- + 8H+ → 3Cd2+ + 3S + 2NO + 4H2O
3CdS(s) + 2NO3
- + 8H+ → 2Bi3+ + 3S + 2NO + 4H2O
Bi2S3(s) + 2NO3
O HgS não deverá dissolver neste meio

Reação com sulfato de amônio
Pb2+ + SO4
2- → PbSO4
Reações com NH4OH
Bi3+ + 3NH4OH → Bi(OH)3(s) + 3NH4
+
Pb2+ + 2NH4OH → Pb(OH)3(s) + 2NH4
+
Cu2+ + 3NH4OH → Cu(OH)2(s) + 2NH4
+
Cd2+ + 2NH4OH → Cd(OH)3(s) + 2NH4
+
Os hidróxidos de Cu2+ e Cd2+ deveram dissolver-se no
excesso do reagente com formação dos complexos
Cu(NH3)4
2+ que apresenta coloração azul intensa o
2+ é incolor
Cd(NH3)4

Reação com o cobre
Observe que a lâmina adquire um aspecto prateado
O íon Hg2+ é reduzido pelo Cu através da reação
Hg2+ + Cu → Hg + Cu2+
Reação com cloreto estanoso
2HgCl2 + SnCl2 → Hg + SnCl4

Chumbo (II)
2- + H2O → 2CrO4
Cr2O7
2- + 2H+
Pb2+ + CrO4
2- → PbCrO4(s) precipitado amarelo
Bismuto (III)
Reação com estanito de sódio
O precipitado de Bi(OH)3 obtido pela reação de Bi3+ com NH4OH,
deve ser centrifugado e separado do sobrenadante. O precipitado
deverá ser tratado com solução de estanito de sódio no próprio
tubo de ensaio. Deverá haver a formação de um precipitado preto
de bismuto elementar.
2- →2Bi(s) + 3Sn(OH)6
2Bi(OH)3(s) + 3Sn(OH)4
-2

Cobre (II)
Reação com Ferrocianeto de potássio formando um precipitado
castanho avermelhado
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- → Cu2[Fe(CN)6](s)
Determinação de Cd2+ na presença de Cu2+

2+,
Análise de cátions do grupo V: Hg2
Ag+, Pb2+

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