Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ LABORATÓRIO DE QUÍMICA ANALÍTICA 1 Professora Valéria Regina Bellotto Carolina Hott Brasileiro – 18/0099183 Data de entrega do relatório: 23/04/2019 EXPERIMENTO 4 – Identificação de Cátions por Reações de Precipitação Grupo do (NH4)2CO3 Tabela 1 – Resultados observados durante os experimentos de precipitação. Etapa Reagentes Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+ a NaOH PPT PPT PPT PPT a NaOH + NH4Cl DIS DIS N N b (NH4)2CO3 N PPT PPT PPT b (NH4)2CO3+HAc N DIS DIS DIS b (NH4)2CO3+NH4Cl N N N N c K2Cr2O7 N N PPT PPT c K2Cr2O7+HCl N N DIS DIS d (NH4)2SO4 N N PPT PPT d (NH4)2SO4+HCl N N N N e (NH4)2C2O4 N PPT PPT PPT e (NH4)2C2O4+HCl N DIS DIS DIS Tabela 2 – Produtos de solubilidade (Kps) dos produtos formados nas reações observadas. Sais Kps Mg(OH)2 1,2.10-11 Ca(OH)2 5,5.10-6 Sr(OH)2 Ba(OH)2 3.10-4 MgCO3 6,82.10-6 CaCO3 3,36.10-9 (calcita) CaCO3 6,0.10-9 (aragonita) SrCO3 5,6.10-10 BaCO3 2,58.10-9 BaCrO4 1,6.10-10 CaSO4 1,9.10-4 SrSO4 3,8.10-7 BaSO4 1,0.10-10 MgC2O4 9,0.10-5 CaC2O4 2,6.10-9 SrC2O4 1,6.10-7 BaC2O4 2,3.10-8 [1] p. 84 Observação: Observou-se a precipitação do que deve ser o hidróxido de estrôncio, entretanto, não foi encontrado o produto de solubilidade do mesmo, valor esse que foi procurado em páginas na internet, e em livros como “Química Analítica Qualitativa” (A.I. Vogel) e “Fundamentos de Química Analítica” (Skoog, West, Holler e Crouch). Equação dos equilíbrios químicos observados no experimento. Etapa a Mg2+(aq) + 2OH-(aq) Mg(OH)2 (s) Mg(OH)2(aq) + NH4Cl(aq) NH4OH(aq) + MgCl2(aq) Ca2+ (aq) + 2OH-(aq) Ca(OH)2 (s) Ca(OH)2(aq) + NH4Cl(aq) NH4OH(aq) + CaCl2(aq) Sr2+(aq) + 2OH-(aq) Sr(OH)2 (s) Ba 2+(aq) + 2NaOH(aq) Ba(OH)2 (s) Discussão: Todas as bases obtidas nas reações dos sais de metais alcalinoterrosos são pouco solúveis. Formaram bases justamente por estar em meio bastante alcalino (NaOH 4M), como mostrado nas reações acima. Foi observada precipitação nas 4 reações (como pode ser observado na tabela 1 deste relatório), porém, apenas os hidróxidos de magnésio (facilmente solúvel em sais de amônio) e cálcio foram dissolvidos com a adição de cloreto de amônio. Na presença de uma concentração suficiente de sais de amônio, a concentração do íon hidroxila é reduzida a um valor tal que o produto de solubilidade do Mg(OH)2 não será alcançado, por isso o magnésio não é precipitado pela solução de amônia na presença de cloreto de amônio. [1] p. 315 Etapa b Mg2+(aq) + CO3 2-(aq) MgCO3 (aq) Ca2+(aq) + CO32-(aq) CaCO3 (s) CaCO3(s) + 2HAc(aq) Ca+(aq) + CO2(g) + H2O(l) + 2Ac-(aq) CaCO3(aq) + NH4Cl(aq) CaCl2(aq) + (NH4)2CO3(aq) Sr2+(aq) + CO32-(aq) SrCO3 (s) SrCO3(s) + 2HAc(aq) Sr2+(aq) + CO2(g) + H2O(l) + 2Ac-(aq) SrCO3(aq) + NH4Cl(aq) SrCl2(aq) + (NH4)2CO3(aq) Ba2+(aq) + CO32+(aq) BaCO3 (s) BaCO3(s) + 2HAc(aq) Ba2+(aq) + CO2(g) + H2O(l) + 2Ac-(aq) BaCO3(aq) + NH4Cl(aq) BaCl2(aq) + (NH4)2CO3(aq) Discussão: A partir do experimento realizado em laboratório, notou-se que apenas o carbonato de magnésio não formou precipitado; estava dissolvido na solução, uma vez que tem o maior valor de produto de solubilidade se comparado com os demais carbonatos formados com os outros nitratos, que tem seus valores iguais ou menores que a ordem de 10-9. Não ocorre precipitação do carbonato de magnésio na presença de sais de amônio devido ao equilíbrio: NH4+(aq) + CO32-(aq) NH3(aq) + HCO3- (aq) que se desloca para o lado direito da equação. [1] pp. 314 e 315 Etapa c Sr2+(aq) + CrO42-(aq) SrCrO4(s) 2SrCrO4(s) + 2HCl(aq) Sr2Cr2O7(aq) + H2O(l) Ba2+(aq) + CrO42-(aq) BaCrO4(s) 2BaCrO4(s) + 2HCl(aq) Ba2Cr2O7(aq) + H2O(l) Observação: De acordo com o roteiro de experimentos, todos os dicromatos dos metais estudados são solúveis. Porém, foram observadas precipitações nas reações com os íons de estrôncio e bário. Mas, o íon dicromato está está em equilíbrio com o íon cromato. As concentrações relativas de cromato e dicromato dependem do pH do meio. A adição de H+ favorece a formação de dicromato, logo os cromatos sólidos formados se solubilizaram. [2] p. 18. Etapa d Mg(NO3)2(aq) + (NH4)2SO4(aq) MgSO4(aq)+ 2NH4NO3(aq) Ca2+(aq) + SO42-(aq) CaSO4(aq) Sr2+(aq) + SO42-(aq) SrSO4(s) SrSO4(s) + 2HCl(aq) H2SO4(aq) + SrCl2(aq) Ba2+(aq) + SO42-(aq) BaSO4(s) BaSO4(s) + 2HCl(aq) H2SO4(aq) + BaCl2(aq) Discussão: Os sulfatos de bário e estrôncio são praticamente insolúveis em água. Assim, visto que estavam em solução aquosa, formaram-se os precipitados. O sulfato de cálcio (ver Kps na tabela 1 deste relatório) é levemente solúvel e dos demais metais são solúveis. Dessa forma explica-se o porque não houve a precipitação dos sulfatos de cálcio e magnésio no experimento. [1] pp. 378 e 379 Etapa e Mg(NO3)2(aq) + (NH4)2C2O4(aq) MgC2O4(aq) + 2NH4NO3(aq) Ca2+(aq) + C2O42-(aq) CaC2O4(s) CaC2O4(s) + 2HCl(aq) H2C2O4(aq) + CaCl2(aq) Sr2+(aq) + C2O42-(aq) SrC2O4(s) SrC2O4(s) + 2HCl(aq) H2C2O4(aq) + SrCl2(aq) Ba2+(aq) + C2O42-(aq) BaC2O4(s) BaC2O4(s) + 2HCl(aq) H2C2O4(aq) + BaCl2(aq) Discussão: O produto de solubilidade do oxalato de magnésio é da ordem de 10-5, maior que a dos demais oxalatos obtidos (ver na tabela 1 deste relatório). Assim, explica-se o motivo daquele estar em solução, i.e., não ocorrer a precipitação. Todos os oxalatos são solúveis em ácidos diluídos, o que foi observado experimentalmente em laboratório. [1] p. 402 Referências: [1] VOGEL, Arthur Israel, 1905; Química Analítica Qualitativa; 5.ed.; pp. 84, 314, 315, 378, 379, 402. [2] Laboratório de Química Analítica 1, Roteiros de Aulas Experimentais, p. 18.