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IFB - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Brasília Curso de Licenciatura em Química Laboratório de Química Analítica Relatório da aula prática nº ANÁLISE DE ÂNIONS Alunas: Prof(a).: Brasília ÍNDICE 1. Objetivos 2. Materiais e Reagentes 3. Metodologia 4. Resultado e discussões 5. Conclusão 6. Referências Objetivos Identificação de cátions através de reações de precipitação. Objetivos Específicos ● Identificar os ânions condizentes com o grupo I e II do Alexéev. ● Observar a formação de precipitados e reações de dissolução por ácidos. Materiais e Reagentes ● Tubos de ensaio; ● Solução de nitrato de sódio; ● Solução de cloreto de sódio; ● Solução de brometo de sódio; ● Solução de iodeto de sódio; ● Solução de carbonato de sódio; ● Solução de tetraborato de sódio; ● Solução de sulfato de sódio; ● Solução de nitrato de prata; ● Solução de ácido nítrico; ● Solução de hidróxido de amônio; ● Solução de cloreto de bário; Metodologia 1. Reações com nitrato de prata (AgNO3). a) Reação em água (meio neutro-N): Separou-se 7 tubos de ensaios e adicionou-se 10 gotas de cada solução em cada tubo, respectivamente (plotadas abaixo). Após isso adicionou-se 5 gotas de nitrato de prata e agitou-se. ● Tubo 1) Nitrato de sódio ● Tubo 2) Cloreto de sódio ● Tubo 3) Brometo de sódio ● Tubo 4) Iodeto de sódio ● Tubo 5) Carbonato de sódio ● Tubo 6) Tetraborato de sódio ● Tubo 7) Sulfato de sódio b) Efeito da adição de ácido nítrico (HNO3) (meio ácido-A): Com as soluções acima e em cada tubo de ensaio, adicionou-se 2 gotas de ácido nítrico e agitou-se para verificar a reação. c) Efeito da adição de hidróxido de amônio (NH4OH) - (meio básico-B): Descartou-se a solução do tubo anterior, lavou-se à vidraria e após isso, adicionou-se 10 gotas das soluções bases em cada tubo e 5 gotas de AgNO3 e agitou-se (como salientado no item a). Adicionou-se 2 gotas de hidróxido de amônio e observou-se a reação. 2. Reações com cloreto de bário (BaCl2): a) Reação em água (meio neutro-N): Separou-se 7 tubos de ensaios e adicionou-se 10 gotas de cada solução em cada tubo, respectivamente. Após isso adicionou-se 5 gotas de cloreto de bário e agitou-se. ● Tubo 1) Nitrato de sódio ● Tubo 2) Cloreto de sódio ● Tubo 3) Brometo de sódio ● Tubo 4) Iodeto de sódio ● Tubo 5) Carbonato de sódio ● Tubo 6) Tetraborato de sódio ● Tubo 7) Sulfato de sódio b) Efeito da adição de ácido nítrico (HNO3) (meio ácido-A): Com a solução acima adicionou-se 2 gotas de ácido nítrico em cada tubo e agitou-se para verificar a reação. c) Efeito da adição de hidróxido de amônio (NH4OH) - (meio básico-B): Descartou-se a solução do tubo anterior, lavou-se à vidraria e após isso, adicionou-se 10 gotas das soluções bases em cada tubo, como mostrado no item a, e 5 gotas de BaCl2 e agitou-se. Adicionou-se 2 gotas de hidróxido de amônio e observou-se a reação. Resultado e discussões O teste de identificação de ânions foi realizado pelo método do grupo de Alexéev, utilizando AgNO3 e BaCl2 para identificar os ânions existentes em 7 soluções diferentes, sendo que os ânions eram diferentes. As identificações foram feitas em meio neutro, meio ácido e meio básico. Sendo explicitados as observações verificadas a seguir. Tabela 01: Resultados observado a identificação de Ânions Ânions AgNO3 BaCl2 NO3 - N- não reage N- não reage A- não reage A- não reage B- não reage B- não reage Cl- N- precipita N- não reage A- precipita A- não reage B- precipita B- não reage Br- N- precipita N- não reage A- precipita A- não reage B- precipita B- não reage I- N- precipita N- não reage A- precipita A- precipita B- precipita B- não reage CO3 2- N- precipita N- precipita A- não precipita A- não precipita B- não precipita B- precipita B4O7 2- N- precipita N- precipita A- não precipita A- não precipita B- não precipita B- não precipita SO4 2- N- não reage N- precipita A- não reage A- precipita B- não reage B- precipita Grupo I Este grupo é composto pelos seguintes ânions: CO3 2-, SO4 2-, SO3 2- , PO4 3-, B4O7 2-, CrO4 2-, F-. Os ânions acima mencionados formam compostos insolúveis em água, cátion Ba2+, mas solúveis em ácido, portanto sais de bário não precipitam com esses ânions em soluções ácidas, apenas em soluções neutras ou fracamente básicas (pH 7 - 9). Os ânions deste grupo, que formam sais com o íon prata, são solúveis em ácido diluído e em água. O reagente do grupo é o cloreto de bário (BaCl₂) (ALEXÉEV. V., 1982). Ânion CO3 2-: Na reação investigada, o íon carbonato em solução reage com cloreto de bário para formar um precipitado branco, que se dissolve completamente quando adicionado ao ácido, mas o precipitado permanece em meio alcalino. O fenômeno observado ocorre devido à formação de carbonato de bário (BaCO3), que é solúvel em HCl, HNO3 e CH3COOH, como pode ser observado após a adição de HNO3 (ALEXÉEV. V., 1982). CO3 2- (aq) + Ba2+ (aq) ⇋ BaCO3(s) Em meio ácido: BaCO3(s) + 2H+ (aq) ⇋ Ba2+ (aq) + CO2(g) + H2O(l) Ânion SO4 2-: Analisado, o ânion sulfato do sal sulfato de sódio (NaSO4) reage com o cloreto de bário em meio reacional neutro, formando um precipitado, e quando a mesma reação é analisada em meio ácido e básico, o precipitado permanece. A interação do ânion SO4 2- com o cátion Ba2+ produz o sal de sulfeto de bário branco e pouco solúvel, que precipita durante a reação. O composto formado é insolúvel em ácidos. (ALEXÉEV. V., 1982). SO4 2- (aq) + Ba2+ (aq) ⇋ BaSO4(s) Em meio ácido: BaSO4(s) + 2HNO3(aq) ⇋ Ba(NO3)2(aq) + H2SO4(aq) Ânion B4O7 2-, Quando o cloreto de bário entra em contato com uma solução de borato de sódio, observa-se a formação de um precipitado branco, que se dissolve completamente na presença de HNO3, e o mesmo é observado quando analisado em meio alcalino com NH4OH. O precipitado formado é o metaborato de bário, que tem a propriedade de ser solúvel em excesso do reagente, em ácidos diluídos e sais de amônio (VOGEL, A. I., 1981). B4O7 2- + 3H2O ⇋ 2BO2 - + 2H3BO3 Ba2+ + 2BO2 - ⇋ Ba(BO2)2 B4O7 2- + Ba2+ + 3H2O ⇋ Ba(BO2)2 + 2H3BO3 Grupo II Grupo II inclui os seguintes ânions: Cl-, Br-, I-, S2-, CNS-. Os mencionados ânions são precipitados pelo cátion Ag+ na solução de nitrogênio, por isso os sais resultantes são insolúveis em ácido nítrico diluído. O reagente geral do grupo é o nitrato de prata AgNO3 (ALEXÉEV). Ânion Cl-: Uma solução com cloreto de sódio NaCl ao reagir com nitrato de prata AgNO3 forma um precipitado branco de cloreto de prata, heterogêneo, onde contém duas fases. Segundo Baccano (1988, p. 240), um precipitado branco significa que estará presente uma solução de cloreto de prata (AgCl) ou uma mistura contendo o precipitado. Os íons cloreto vêm do ácido clorídrico (HCl), onde soluções de sais de HCl com bases fortes reagem de forma neutra, por exemplo,cloreto de sódio usado na prática e soluções de sais de HCl com bases fracas formam reações ácidas (Alexeev V., 1982, p. 474). AgNO3(aq) + NaCl(aq) ⇋ AgCl(s) + NaNO3(aq) Alexeév, V. (1982, p. 474) nos diz que a reação do sal (NaCl) com AgNO3 produz AgCl(s). O precipitado é pouco solúvel em ácido forte, com Kps 1,6.10-10, onde auxilia na formação do precipitado. O AgCl(s) formado tornam-se insolúveis em ácidos, como o HNO3 utilizado, mas podem formar complexos com bases. Quando o ácido nítrico é adicionado a uma solução neutra, temos a reação mostrada abaixo, onde o ácido não dissolve o precipitado branco e reage para formar gás hidrogênio na solução. 2 AgNO3(aq) + 2 NaCl(aq) + 2 HNO3(aq) ⇋ 2 Na(NO3)2(aq) + 2 AgCl(s) + H2(g) Este precipitado é capaz de se complexar com bases fortes para formar íons Ag+. Neste caso, hidróxido de amônio (NH4OH) foi usado para verificar este complexo. AgCl(s) + 2 NH4OH(aq) ⇋ [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2 H2O(l) Ao acidificar a solução com ácido nítrico (HNO3), o AgCl reprecipita. [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2 H+ ⇋ AgCl↓ + 2 NH4 + E de acordo com Alexeev (1982, p. 473), os sais de bário dos ânions do grupo II não são precipitados pelo cloreto de bário. Ânion Br-: Quando o nitrato de prata reage com o brometo de sódio, forma-se um precipitado de cloreto de bário. A formação de um precipitado amarelo indica que temos íons brometo (Br-) do ácido bromídrico HBr na solução (Bacan, 1988, p. 240). AgNO3(aq) + NaBr(aq) ⇋ AgBr(s) + NaNO3(aq) Ao adicionar ácido nítrico na reação, o precipitado é insolúvel em HNO3 (Alexeev, 1982, p. 477). 2 AgNO3(aq) + 2 NaBr(aq) + 2 HNO3(aq) ⇋ 2 Na(NO3)2(aq) + 2 AgBr(s) + H2(g) Durante a formação, quando o hidróxido de amônio (NH4OH) é adicionado a uma reação neutra, observamos em Kps = 7,7.10-13 que ele se dissolve em uma extensão muito pequena. O AgNO3 é ligeiramente solúvel em NH4OH, mesmo com essa baixa solubilidade do brometo, podemos adicionar carbonato de amônio, a hidrólise ocorre em uma mistura tampão com pH de aproximadamente 9,2 (Alexeyev, 1982, pp. 475 e 477). Para Alexeev (1982, p. 475) temos que como o hidróxido de amônio está contido na mistura complexa [Ag(NH3)2]+, conseguimos criar uma solução de halogênios de prata em amônia. A maneira como os íons se dissolvem reduz a solubilidade dos halogênios e faz com que o equilíbrio da reação se desloque para a esquerda. AgBr(s) + 2 NH4OH(aq) ⇋ [Ag(NH3)2]+(aq) + Br- (aq) + 2 H2O(l) E que conforme o Alexeev (1982, p. 473) os sais de bário dos ânions do grupo II não são precipitados pelo cloreto de bário. Ânion I-: A reação do nitrato de prata (AgNO3) com iodeto de sódio (NaI) produz um precipitado de iodeto de prata (AgI). AgNO3(aq) + NaI(aq) ⇋ AgI(s) + NaNO3(aq) O precipitado gerado a partir do AgI é insolúvel em ácido nítrico, assim como a adição de hidróxido de amônio, que possui Kps de 1,5.10-16, que é praticamente insolúvel (Alexeyev, 1982, p. 479). 2 AgI(s) + 2 AgNO3(aq) + 2 HNO3(aq) ⇋ 2 Na(NO3)2(aq) + 2 AgI(s) + H2(g) AgI(s) + 2 NH4OH(aq) ⇋ [Ag(NH3)2]+(aq) + I-(aq) + 2 H2O(l) Ânion CO3 2-: O íon carbonato é formado a partir do ácido carbônico (H2CO3), quando obtido de seus sais, é quase totalmente decomposto em anidrido carbônico e água. O ácido carbônico é considerado um ácido fraco e os carbonatos de metais alcalinos reagem basicamente. Os carbonatos ligados ao sódio são solúveis em água (Alexeyev, 1982, p. 461). Em uma solução com nitrato de prata (AgNO3) durante a reação com carbonato de sódio (Na2CO3) forma-se um precipitado branco de Ag2CO3. 2 AgNO3(aq) + Na2CO3(aq) ⇋ Ag2CO3(s) + 2 NaNO3(aq) O precipitado formado, conforme mostrado na reação acima, é solúvel em ácidos. Quando reagido com ácido nítrico (HNO3), um gás é liberado, como na reação a seguir. AgCO3(aq) + 2H+ (aq) ⇋ 2 Ag+ (aq) + 2 H2O(l) + CO2(g) Quando uma solução neutra reage com a base NH4OH, descobrimos que é um composto solúvel em água. O precipitado se dissolve devido à dissociação do hidróxido de amônio. 2AgCO3(aq) + NH3 ⇋2[Ag(NH3)]3(aq) + CO3 2- (aq) Ânion SO4 2-: O ion sulfato vem do ácido sulfúrico (H2SO4), um ácido forte e pouco solúvel em água. As soluções de Na2SO4 e K2SO4 são neutras. O cloreto de prata interage da mesma forma que o sulfato de sódio (íon Ag+ com íon SO4 2-) para formar um precipitado branco de Ag2SO4 (VOGEL, AI, 1981). Ag+ (aq) + SO4 2- (aq) ⇋ Ag2SO4(s) Em meio ácido: Ag2SO4(s) + 2HNO3(aq) ⇋ 2AgNO3(aq) + H2SO4(aq) Em meio básico: Ag2SO4(s) + 2NH4OH(aq) ⇋ 2AgOH(aq) + (NH4)2SO4(aq) Ânion B4O7 2-: O ácido bórico livre H3BO3 é um sólido branco, muito solúvel em água (ácido fraco), embora seus sais, como o ácido tetrabórico H2B4O7, não coincidam em composição. Uma solução de Na2B4O7 produz um precipitado branco de metaborato de prata Ag(BO2)2 (VOGEL, AI, 1981). B4O7 2- (aq) + 4Ag+ (aq) + H2O(l) ⇋ 2AgBO2(s) + 2H+ (aq) O precipitado branco (AgBO2) é solúvel em HNO3 e NH4OH (Alexéev, 1982, p. 466). 4AgBO2(s) + 12HNO3(aq)⇋ 2Ag2O(aq) + 4H3BO3(aq) + 12NO2(aq) + 3O2(g) AgBO2(s) + NH4OH(aq) ⇋ Ag2O(aq) + H3BO3(aq) + NH3(aq) Grupo III O grupo em questão é formado pelos seguintes ânions: NO3 -, NO2 -, CH3COO- e MnO4 -, a principal característica desse grupo é a solubilidade dos sais de prata e bário na presença desses ânions, portanto nem AgNO3 nem BaCl2 podem precipitar ânions do grupo III, o grupo não tem agente geral (Alexev V., 1982). Ânion NO3 -: Ao analisar esta solução de ânion, observou-se que nem o AgNO3 nem o BaCl2 foram capazes de precipitar o ânion em meio reacional neutro, ácido e básico. Isso se deve à característica solúvel em água do grupo ao qual esse íon pertence. Todos os nitratos são solúveis em água. Conclusão A partir dos métodos de classificação propostos por Alexéev, Moeller e Vogel, foi possível identificar ânions através de reações de precipitação e desprendimento de gases, tendo resultados válidos observados qualitativamente através das reações analisadas. Referências ALEXÉEV. V., Análise Qualitativa, Lopes da Silva, Porto, 1982. HARRIS, DANIEL C., Análise Química Quantitativa, 8ª Edição, Rio de Janeiro: LTC, 2012. 268 p. HARRIS, DANIEL C., Análise Química Quantitativa, 9ª Edição, Rio de Janeiro: LTC, 2017. 410 p. N. Baccan, L.M. Aleixo, E. Stein, O.E.S. Godinho. Introdução à Semimicroanálise Qualitativa, 7a. ed, Ed. Unicamp, Campinas,1997 PERUZZO, Francisco Miragaia., Química na abordagem do cotidiano. 4ª edição - São Paulo: Moderna, 2006. VOGEL, Arthur Israel - Química Analítica Qualitativa. 5ª edição - São Paulo: Mestre Jou, 1981.