2 - IQ-USP

PRECIPITAÇÃO DOS CÁTIONS DOS
GRUPOS II E III
PRECIPITAÇÃO FRACIONADA
PRECIPITAÇÃO EM
ETAPAS
PRECIPITAÇÃO DOS SULFETOS
CONTROLE DO pH
DA SOLUÇÃO
AGENTES PRECIPITANTES:
GÁS SULFÍDRICO, H2S.
OU
TIOACETAMIDA (FONTE PARA PRODUÇÃO DE H2S EM SOLUÇÃO):
MEIO ÁCIDO
S
+
+ 2 H2O
H3C C
H
H3CCOOH + NH4+ + H2S
NH2
MEIO BÁSICO
S
+ 3 OH-
H3C C
CH3COO + NH3 + H2O + S2-
NH2
METAIS
GRUPO
ANALÍTICO
REAGENTE DE
GRUPO
MEIO
REACIONAL
Ag+, Hg22+, Pb2+
I
HCl
HCl
Cu2+, Hg2+,Cd2+,
Bi3+, outros
II
H2 S
HCl
Ni2+,Co2+, Mn2+,
Cr3+, Al3+,
(Fe2+, FeS),
{Fe3+, Fe(OH)3},
Zn2+
Ba2+, Sr2+, Ca2+,
(Mg2+)
III
(NH4)2S
NH4Cl/NH4OH
IV
(NH4)2CO3
NH4Cl/NH4OH
Na+, K+, NH4+
(Mg2+)
V
Não há
Adequado para
cada componente
MECANISMO DE PRECIPITAÇÃO
Me2+ + S2-
MeS
Concentração de íons sulfeto depende do pH do meio já que o ânion sulfeto é um
ânion de ácido fraco
H2S ⇔ H+ + HS−
Ka,1 = 9,1 x 10-8
HS− ⇔ H+ + S2−
Ka,2 = 1,2 x 10-15
[S2-] = ka,1 x Ka,2 x [H2S]
________________________
[H+]2
ESTRATÉGIA PARA SEPARAÇÃO QUANTITATIVA DOS CÁTIONS DO
GRUPO II DOS CÁTIONS DO GRUPO III
SULFETO DE CÁDMIO = SULFETO MAIS SOLÚVEL DOS CÁTIONS DO
GRUPO II, KS = 1,4 X 10-15
SULFETO DE ZINCO = SULFETO MAIS INSOLÚVEL DOS CÁTIONS DO
GRUPO III, KS = 1,2X 10-23.
Se a concentração de sulfeto for suficiente para precipitar todo o cádmio,
quando este tiver sido precipitado quantitativamente, todos os outros
sulfetos, menos solúveis, do grupo III já terão precipitado!!!!
Resta saber em que pH eu consigo fazer isso, sem iniciar a precipitação de
íons Zn2+ como ZnS. Se o sulfeto de zinco, que é o mais insolúvel não
precipitar, com certeza, os mais solúveis é que não vão conseguir precipitar
mesmo!!!!
Zn2+ = 0,01 M
Cd2+ = 0,01 M
Solução saturada com H2S ∴[H2S] = 0,1 M
Precipitação quantitativa de Cd2+: considera-se que restará em solução apenas
0,01 % da concentração inicial do metal. Assim, para precipitação quantitativa de
Cádmio, ficará em solução apenas 10-6 M desse metal!!!
Ks, CdS = [Cd2+] x [S2-]
1,4 x10
-28
-6
10 M
[S2-] = 1,4 x 10-22 M
1,4 x 10-22 M
0,1 M
[S2-] = ka,1 x Ka,2 x [H2S]
______________
[H+]2
[H+] = 0,28 M ∴ pH = 0,5
Será que com a concentração de S2- que se tem em
solução, o Zn2+ começa a precipitar?
2+
2-
Ks ZnS = [Zn ] x [S ]
1,2 x 10-23
1,0 x 10-2 M
2-
2+
∴ [S ] para iniciar a precipitação do Zn
=
1,2 x 10-21 M
∴ Zn2+ não precipita e o pH de ∼ 0,5 pode ser usado
para separar os cátions do grupo II dos cátions do
grupo III!!!
ESTUDOS COMPARATIVOS DAS REAÇÕES DOS CÁTIONS: Co2+,
Mn2+ , Fe2+ /Fe3+, Al3+ e Cu2+
HCl dil.
Reagentes
CH3CSNH2
Tioacetamida / H+ / ∆
Cátions
Co2+
Mn2+
Fe3+
Al3+
Cu2+
(*)
Utilizar a mistura obtida
HCl 2M
no tratamento com HCl
CH3SNH2
∆
Mex+
ppt.
(*)
Reagentes
NaOH
excesso de
NaOH
NH4OH
excesso de
NH4OH
(NH4)2S/NH4OH
Obs.: Utilizar a
mistura obtida no
tratamento com
excesso de NH4OH
Cations
Co2+
Mn2+
Fe3+
Al3+
Cu2+
NH4OH gota a
gota
OH- gota a
gota
(NH4)2S/NH4OH
gota a gota
(*)
Mex+
ppt.
OH- exc.
Mex+
ppt.
NH4OH exc.
(*)
O que ocorre ?
ppt. ou solução
O que ocorre ?
(**)
ppt. _____________
VERIFICAÇÃO DA SOLUBILIDADE DOS SULFETOS (REALIZAR NA CAPELA)
(Utilizar o precipitado obtido no tratamento com sulfeto de amônio / NH4OH
Precipitado
(**)
Ks
HCl
HNO3
CoS
Al(OH)3
FeS
Fe(OH)3
MnS
CuS
Testes de solubilidade
HCl dil.
HNO3 dil.
ppt. (**)
Obs.: Nos testes de
solubilidade,
usar
pequena quantidade
de precipitado.
Água
régia
Água Régia
REAÇÕES DE IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS
→
Cobalto:
a)
tiocianato de amônio em meio ácido
acetona
SCN- exc.
cor
Co2+/HCl
b)
nitrito e potássio em tampão HAc/AcNO2- exc
K+
-
HAc/Ac
ppt.
Co2+
→
Ferro:
a)
tiocianato
F- exc.
SCN- exc.
Eliminação
Fe3+/HCl
cor
cor
F- exc.
SCN- exc.
acetona
cor
Fe3++ Co2+ /HCl
cor
cor
É possível
identificar Fe3+ e
Co2+ numa
mesma
amostra?
b) ferrocianeto de potássio
HCl dil.
[Fe(CN)6]4-
OHcor
Fe3+
→
Manganês:
PbO2 em HNO3 conc. (reação de Volhard em ausência de Cle HCl)
a)
PbO2
HNO3 conc.
Cor da solução
Refaça o teste na presença d
Cl-. Por quê a prova falha?
Como eliminar a interferênci
∆fervura
....
....
......
......
CUIDADO
2+
Mn
Excesso de PbO2
Incline o tubo após
aquecimento para observar a
cor da solução
→
Cobre:
a)
iodeto de potássio
Cor do vapor
-
I exc.
∆brando
ppt.
solução
2+
Cu
cor
Amido
Cor
Cor do ppt.
b)
hidróxido de amônio
NH4OH exc.
Cu2+
cor