Análise sistemática do 1° grupo de cátions

Escrito por Artur Galiza

Introdução

Antes de prosseguirmos para o primeiro grupo, devemos verificar a presença do íon amônio $NH_{4}^+$ na mistura fornecida. Embora seja o cátion do 5º grupo, ele é testado primeiro porque, durante a análise sucessiva, vários reagentes são adicionados, alguns dos quais podem conter íons de amônio e, portanto, uma quantidade considerável de íons de amônio pode se acumular na solução de teste quando chegarmos ao 5º grupo. Portanto, é aconselhável testar o íon amônio no início.
Teste para íon amônio: pegue cerca de 1 ml da solução original em um tubo de ensaio fervente e adicione excesso de hidróxido de sódio NaOH e ferva suavemente. O gás amônia é liberado durante o aquecimento. O gás de amônia pode ser identificado por seu odor; cheire-o após remover o tubo de ensaio da chama.

$NH_{4}^{+} + OH^{-} \longrightarrow NH_{3}(g) + H_{2}O$

Se você colocar papel de tornassol vermelho na boca do tubo de ensaio, a amônia o tornará azul. Se você colocar um bastão de vidro umedecido com ácido clorídrico concentrado HCl sobre os vapores de amônia, formam-se vapores brancos de cloreto de amônio.

Outra maneira de indentificar o íon amônio é com o reagente de Nessler. O reagente de Nessler é a solução alcalina de tetraiodomercurato de potássio (II) $K_{2}HgI_{4}$. Para esse teste, pegue uma gota da solução original e misture-a com uma gota de NaOH em um vidro de relógio. Pegue uma gota dessa mistura em um vidro de relógio separado e adicione uma gota do reagente de Nessler. Um precipitado marrom ou de coloração amarela ou laranja-avermelhada é produzido de acordo com a quantidade de amônia ou íons de amônio presentes. Esse precipitado é um amido-iodo básico de mercúrio (II).

$NH_{4}^{+} + 2[HgI_{4}]^{2-} + 4OH^{-} \longrightarrow HgO\cdot Hg(NH_{2})I_{(s)} + 7I^{-} + 3H_{2}O$

Análise do grupo I
Após detectar a presença do íon amônio, você pode prosseguir com a análise do grupo. Pegue 15-20 ml da solução original em um tubo de ensaio ou frasco fervente e adicione um excesso de HCl diluído. O precipitado branco indica a presença de cloretos de $Pb^{2+}$, $Hg_{2}^{2+}$ ou $Ag^+$.

$Pb^{2+} + Cl^{-} \longrightarrow PbCl_{2} (s)$

$Hg_{2}^{2+} + 2Cl^{-} \longrightarrow Hg_{2}Cl_{2}$

$Ag^+ + Cl^{-} \longrightarrow AgCl_{(s)}$

Mas evite um grande excesso de HCl, pois o cloreto de chumbo é solúvel em HCl concentrado devido à formação do íon tetracloroplumbato(II) $[PbCl_{4}]^{2-}$.

$PbCl2_{(s)} + 2Cl^{-} \longrightarrow [PbCl4]^{2-}$

Filtre o precipitado e mantenha o filtrado para a análise do segundo grupo. Lave o precipitado com 2 ml de HCl 2M e, em seguida, lave-o de duas a três vezes com 1 ml de água fria (porque o $PbCl_2$ é solúvel em água quente) e rejeite as lavagens.

Divisão dos cátions
Agora você tem um precipitado do primeiro grupo que pode conter cloretos de $Pb^{2+}$, $Hg_{2}^{2+}$ ou $Ag^+$ ou todos eles. Como você os identificará separadamente? Entre eles, o $PbCl_2$ é solúvel em água quente, mas se separa novamente em cristais longos como agulhas ao esfriar, portanto, é possível separá-lo por aquecimento.

Agora, transfira o precipitado para um tubo de ensaio em ebulição, ferva-o com 5 a 10 ml de água e filtre-o a quente. Assim, você pode separar o $PbCl_2$do $Hg_{2}Cl_{2}$ e do AgCl. Agora você tem o filtrado e o precipitado. No filtrado, testaremos o $Pb^{2+}$ e, no precipitado, testaremos o $Hg_{2}^{2+}$ e o $Ag^+$.

Teste para identificação de Pb II

Resfrie o filtrado e obtenha cristais de $PbCl_2$ em forma de agulha longa. Para testes de confirmação, divida o filtrado em três partes.Parte 1: adicione uma solução de cromato de potássio $K_{2}CrO_{4}$ 0,1M. É obtido um precipitado amarelo de cromato de chumbo que é insolúvel em ácido acético diluído.

$Pb^{2+} + CrO_{4}^{2-} \longrightarrow PbCrO_{4}$

Parte 2: Adicione uma solução de iodeto de potássio KI 0,1M. Forma-se um precipitado amarelo de iodeto de chumbo PbI2 que é solúvel em água fervente e deposita placas amarelas douradas ao esfriar.

$Pb^{2+} + I^{-} \longrightarrow PbI_{2}$

Um excesso de KI dissolve o precipitado devido à formação do íon tetraiodoplumbato (II).

$PbI_{2} + 2I^{-}\longrightarrow [PbI_{4}]^{2-}$

Ao diluir com água, o precipitado de $PbI_{2}$ reaparece.

 

Parte 3: Adicione ácido sulfúrico diluído $H_{2}SO_{4}$. É obtido um precipitado branco de sulfato de chumbo PbSO4.

$Pb^{2+} + SO_{4}^{2-} \longrightarrow PbSO_{4}$

O ácido sulfúrico concentrado e quente H2SO4 dissolve o precipitado pela formação de hidrogenossulfato de chumbo $Pb(HSO_{4})_2$.

$PbSO_{4} + H_{2}SO_{4} \longrightarrow Pb^{2+} + 2HSO_{4}^{-}$

O sulfato de chumbo $PbSO_{4}$ é solúvel em solução concentrada de acetato de amônio $CH_{3}COONH_{4}$. Na dissolução, forma-se tetraacetoplumbato (II).

$PbSO_{4} + 4CH_{3}COO^{-} \longrightarrow [Pb(CH3COO)_{4}]^{2-} + SO_{4}^{2-}$

Separação da prata (I) e do mercúrio (I)

Eles podem ser separados com o uso de solução de amônia. Ao reagir com amônia, o cloreto de mercúrio (I) forma um complexo insolúvel, enquanto o cloreto de prata forma um complexo solúvel.

Lave o resíduo ($Hg_{2}Cl_{2}$ e $AgCl$) de 3 a 4 vezes com água fervente para a remoção completa do PbCl2. Para garantir isso, adicione uma solução de cromato de potássio $K_{2}CrO_4$ à lavagem, pois a ausência de precipitado indica a ausência do íon $Pb^{2+}$. Agora, adicione 3-4 ml de solução de amônia diluída quente ao resíduo. Se aparecer um precipitado preto, isso se deve à formação do complexo de $Hg_{2}^{2+}$ e colete o filtrado, que pode conter íons $Ag^+$.

Teste para Hg (I)

A solução de amônia converte o $Hg_{2}Cl_{2}$ em uma mistura de amidocloreto de mercúrio (II) e mercúrio metálico, ambos insolúveis e formando um precipitado preto.

$Hg_{2}Cl_{2} + 2NH_{3} \longrightarrow Hg_{(s)} + Hg(NH_{2})Cl_{(s)} + NH_{4}^{+} + Cl^-$

O amidocloreto de mercúrio(II) Hg(NH2)Cl é um precipitado de cor branca, mas o mercúrio metálico finamente dividido o torna preto brilhante.

Teste para Ag (I)

O precipitado de AgCl se dissolve com a adição de uma solução diluída de amônia quente devido à formação de um íon complexo diamino-argentado.
$AgCl + 2NH_{3} \longleftrightarrow [Ag(NH_{3})_{2}]^{+} + Cl^-$

Essa solução não deve ser mantida por muito tempo, caso contrário, forma-se um precipitado de nitreto de prata $Ag_{3}N$ (prata fulminante) que explode prontamente mesmo em condições úmidas. (Antes de descartar, adicione ácido nítrico diluído $HNO_3$ ou ácido clorídrico, que neutraliza o excesso de amônia e evita a formação de $Ag_{3}N$). Para o teste de confirmação, divida essa solução em duas partes.

Parte 1: Acidifique com ácido nítrico diluído, obtendo-se um precipitado branco de AgCl. Quando se adiciona ácido, ele neutraliza o excesso de amônia e o equilíbrio se desloca no sentido inverso, e o AgCl volta a se precipitar.

Parte 2: Adicione solução de iodeto de potássio KI, obtendo-se um precipitado amarelo de iodeto de prata.
$Ag^{+} + I^{-} \longrightarrow AgI$

Agora você aprendeu a separação sistemática e a identificação dos cátions do grupo I. Você também pode identificá-los por meio de teste pontual.

Teste pontual para os cátions do grupo I: Lave o precipitado do grupo I com água fria. Adicione uma solução de amônia NH3. Se o precipitado :

Não mudar, então $Pb^{2+}$ pode estar presente
Ficar preto, então pode haver $Hg_{2}^{2+}$
Dissolve-se, então $Ag^+$ pode estar presente

Os testes pontuais são apenas testes preliminares. Se você obtiver um teste positivo para qualquer cátion, sempre faça um teste de confirmação.