Grupo do Bário

Grupo do Bário

SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL

INSTITUTO FEDERAL DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ

COORDENAÇÃO DE QUÍMICA

DISCIPLINA: QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA

Análise Sistemática do grupo do Bário-Magnésio

Belém-PA

ANÁLISE SISTEMÁTICA DO GRUPO DO BÁRIO-MAGNÉSIO

 

1- INTRODUÇÃO

Uma das características marcantes entre os metais alcalinos terrosos (grupo 2 da tabela periódica) é a semelhança das propriedades químicas de seus elementos (ATKINS; 2006). Não obstante, existem diferenças, principalmente do primeiro elemento da família para os demais. Esses metais, chamados de elementos representativos do bloco s, possuem uma grande representatividade industrial e, também, uma grande importância à vida.

As separações de substâncias em laboratório são muito importante na análise qualitativa, uma dessas é a separação de cátions na análise inorgânica, que se baseia nas diferenças de solubilidade apresentada pelos compostos formados ao reagirem com reagentes de grupo (reagentes específicos).

Esses cátions estão divididos em quatro principais: grupo da prata (Ag+, Hg22+, Pb2+) precipitam em HCl diluído, grupo do cobre –arsênio(Hg2+, Pb2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+, As3+, As5+, Sb3+, Sn2+ e Sn4+) precipitam em H2S e HCl diluído, grupo alumínio – níquel ( Fe2+, Fe3+, Al3+, Cr3+, Co2+, Ni2+, Mn2+ e Zn2+) precipitam em uma mistura de H2S, NH3 e NH4Cl, e o grupo do bário-magnésio (Ba2+, Ca2+, Mg2+, Na+, K+ e NH4+ ) não possui reagente específico.

O grupo do Bário-magnésio ou grupo solúvel por não precipitarem na forma de cloretos, sulfetos ou hidróxidos, é deixado em solução após a separação dos íons dos outros três grupos. Os cátions deste grupo em sua maioria não formam compostos insolúveis sendo assim as reações de precipitação são de menor importância que os teste de chama (método via seca) e outros tipos de teste confirmatórios. Os cátions do grupo solúvel formam um pequeno número de complexos estáveis, não facilmente reduzidos ou oxidados, e suas soluções bem como a maioria de seus compostos são incolores.

Este experimento tem como objetivo, verificar experimentalmente a presença ou ausência dos íons que fazem parte do grupo do Bário-Magnésio (Ba2+, Ca2+, Mg2+, Na+, K+ e NH4+). Identificar cada elemento do grupo separadamente, conforme as técnicas experimentais necessárias, tais como precipitação e mudança na cor da chama; verificar as reações que os cátions do grupo do Bário-Magnésio apresentam com determinados reagentes, tais como; oxalatos, sulfatos e fosfatos.

2- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Reações do Mg2+

Reação com base forte

Foram adicionados em tubo de ensaio 5 gotas de solução de nitrato de magnésio 0,2 M. seguida, adicionou-se gotas de solução de hidróxido de sódio 4 M e observou-se a formação de um precipitado branco gelatinoso de Mg(OH)2. Adicionou-se gota a gota solução de cloreto de amônio e agitou-se o tubo de ensaio. Na presença de sais de amônio, houve um aumento da concentração de íons NH4+, deslocando o equilíbrio da dissociação da amônia no sentido da formação de amônia não dissociada, o que implicou na diminuição da concentração de OH- até um valor tal que o produto de solubilidade do Mg(OH)2 não seja atingido, ocasionando a dissolução completa do precipitado.

Mg2+ + 2OH- ↔ Mg(OH)2

NH3+ H2ONH4+ + OH-

Reação com Hidróxido de Amônio

Adicionou-se em um tubo de ensaio 5 gotas de solução de nitrato de magnésio 0,2M e algumas gotas de hidróxido de amônio 6M. Observou-se a formação de um precipitado amorfo (substância cuja estrutura cristalina é indefinida) branco gelatinoso de Mg(OH)2.

NH3+ H2ONH4+ + OH-

Mg2+ + 2OH- ↔ Mg(OH)2

Em outro tubo de ensaio foram adicionadas 5 gotas de nitrato de magnésio 0,2M, 5 gotas de solução de cloreto de Amônio 2M e em seguida hidróxido de amônio 6M até o meio ficar alcalino. Observou-se que não houve formação de precipitado, pois na presença de sais de amônio, há um aumento da concentração de íons NH4+, deslocando o equilíbrio da dissociação da amônia no sentido da formação de amônia não dissociada, o que implicou na diminuição da concentração de OH- até um valor tal que o produto de solubilidade do Mg(OH)2 não seja atingido, ocasionando a dissolução completa do precipitado.

Reação com carbonato de Amônio

Adicionou-se a um tubo de ensaio 5 gotas sulfato de magnésio 0,2M e cerca de de 3 gotas de solução de carbonato de cálcio 1,5M. Os tubos de ensaio foram aquecidos sem deixar ferver. Observou-se a formação do precipitado abaixo.

5Mg2+ + CO32- + 6H2O ↔ 4MgCO3.Mg(OH)2.5H2O(s) + CO2

Decantou-se o sobrenadante e adicionou-se ao precipitado 5 gotas de ácido acético 6M. Observou-se que houve dissolução do precipitado, conforme a reação abaixo:

CO32- + H+ ↔ HCO3- (1)

HCO3- + H+ ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O (2)

A dissolução do precipitado se deu devido a diminuição da concentração de íons carbonato pela reação com o hidrogênio. Nos equilíbrios observados, o aumento da concentração de H+ desloca o equilíbrio para a direita, diminuindo a concentração de CO32-.

Reações para Cálcio, Estrôncio e Bário

Adicionou-se em tubos de ensaios separados 5 gotas de nitrato de cálcio, nitrato de estrôncio e nitrato de bário. Adicionou-se 3 gotas de solução de carbonato de amônio 1,5M. Agitou-se e aqueceu o tubo em banho-maria e deixou repousar o precipitado.

Ca2+ + CO32- ↔ CaCO3    (s)

Sr2+ + CO32- ↔ SrCO3     (s)

Ba2+ + CO32- ↔ BaCO3    (s)

Desprezou-se o sobrenadante e separou-se o precipitado em duas partes. Uma foi tratada com algumas gotas de cloreto de amônio 6M e a outra com algumas gotas de ácido acético 6M.

MCO3 (s) ↔M2+ + CO32-               (1)

CO32- + H+ ↔HCO3-                   (2)

HCO3- + H↔ H2CO3 ↔ H2O + CO2     (3)

Na presença do ácido acético, os equilíbrios são deslocados para a direita, dissolvendo os precipitados. No caso do tratamento do precipitado com cloreto de amônio os precipitados permaneceram inalterados.

Reação com Oxalato de Amônio

Em tubos de ensaios separados, adicionou-se 5 gotas de nitrato de cálcio, nitrato de estrôncio e nitrato de bário e 5 gotas de ácido acético 6M e 6 gotas de oxalato de amônio 0,3M. Aqueceu-se e observou-se que todas as soluções formaram um precipitado branco, de acordo com as reações abaixo.

MC2O4 (s) ↔ M2+ + C2O42-

C2O42- + H+ ↔ HC2O4-

Os íons HC2O4- dissolvem-se em solução de ácidos fortes. Como o acido acético é um acido fraco, não é suficiente para deslocar o equilíbrio e dissolver o precipitado.

Reação com dicromato de potássio

Adicionou-se 5 gotas de nitrato de cálcio, nitrato de estrôncio e nitrato de bário, 3 gotas ácido acético, 3 gotas de acetato de sódio 3,0 M e 2 gotas de cromato de potássio 0,5M. Observou-se que apenas na solução de nitrato de cálcio e estrôncio não ocorreu precipitação.

Cr2O72- + H2O ↔ 2CrO42- + 2H+              (1)

M2+ + CrO42- ↔ McrO4 (s)                      (2)

Os íons bários formam um precipitado do bário com o cromato, conforme a reação:

CrO42- + 2Ba2+ + H2O ↔ 2BaCrO4 + 2H+ (3)

Reação com sulfato de Amônio

Adicionou-se 5 gotas de nitrato de cálcio, nitrato de estrôncio e nitrato de bário, 5 gotas de ácido acético e 6 gotas de sulfato de amônio 2,5M e aquece-se em banho-maria. Observou-se que não houve precipitação na solução de nitrato de cálcio.

3- CONCLUSÃO

  Com esta prática pode se concluir uma infinidade de aspectos relevantes a respeito dos cátions do Grupo IV, (metais alcalinos terrosos). Experimentalmente, foi possível analisar e comprovar aspectos e características dos elementos, utilizado para a execução deste relatório. Por meio de comparação, os aspectos observados na prática concordam com os aspectos descritos na bibliografia pertinente.

 

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