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Características e Reações de Identificação de Cátions Grupo V: Li+, Na+, K+, NH4+ e Mg2+, Notas de estudo de Cultura

As características gerais dos cátions do grupo v, incluindo li+, na+, k+, nh4+ e mg2+, e descreve as reações de identificação de cada íon individual. As reações são apresentadas com detalhes passo a passo, incluindo a quantidade de reagente necessária e a observação de sinais de reação.

Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010

Compartilhado em 11/11/2008

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rafael-goncalves-3 🇧🇷

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QMC 5303 - QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA
www.qmc.ufsc.br/analitica
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CÁTIONS DO GRUPO V
Cátions do Grupo V : Li+ , Na+ , K+ , NH4+ , Mg2+
1) Características Gerais do Grupo V
A este grupo pertencem os cátions Li+ , Na+ , K+ , NH4+ e Mg2+ e outros elementos
raros (Rb+ e Cs+ ). A maioria dos seus compostos são solúveis em água. Devido a
isto, eles não precipitam sob a ação de íons Cl - , S2- (em meio ácido), S2- (em meio
NH4+ / NH3) e CO32- ( em meio NH4+ / NH3). Desta forma, não existe um reagente de
grupo. Por outro lado, não formam espécies complexas. O potássio e o sódio
pertencem ao Grupo IA do sistema periódico dos elementos e são metais alcalinos
fortemente reativos. Decompõem energicamente a água a temperatura ambiente,
liberando hidrogênio e formando os hidróxidos correspondentes. Por exemplo :
2 Na (s) + 2H2O (l) → 2Na+ (aq) + OH- (aq) + H2 (g)
Os hidróxidos dos metais alcalinos são os álcalis mais fortes.
REAÇÕES DE IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS DO GRUPO V
Como não existe reativo de grupo, os íons são analisados um a um. Em uma
análise sistemática o íon NH4+ deve ser analisado primeiro pois, devido ao fato de
apresentar a mesma reatividade do íon K+, pode levar a uma interpretação errada do
resultado.
a) Reações características do íon amônio
a.1 Com NaOH ou KOH 6,0 mol/L: ocorre o desprendimento de amônia, que
pode ser facilmente detectada. Para tanto, coloque cerca de 0,5 cm 3 de solução de
cloreto de amônio, em tubo de ensaio, adicione cerca de 5 gotas de NaOH 6,0 mol/L
e aqueça. Observa-se o desprendimento de gás amônia que pode ser confirmado por
um dos seguintes testes:
- Papel de tornassol vermelho fica azul;
- Torna alaranjado (castanho) a gota pendente do reagente de Nessler (solução
básica de tetraiodomercurato (II) de potássio).
NH4+ (aq) + OH (aq) ) → NH3 (g) + H2O (l)
NH3 (g) + 2[HgI4]2- (aq) + 3OH (aq) → HgOHg(NH2)I*(s) + 7I- (aq) + 2H2O (l)
* Outras estruturas são propostas, porém esta é a mais aceita.
b) Reações características do íon magnésio
b.1 – Com NaOH 6,0 mol/L: tome 5 gotas da solução de MgCl2 e adicione gotas
de solução 6,0 mol/L de NaOH. Observe a formação do precipitado branco.
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CÁTIONS DO GRUPO V

Cátions do Grupo V : Li+^ , Na+^ , K+^ , NH 4 +^ , Mg2+

  1. Características Gerais do Grupo V A este grupo pertencem os cátions Li+^ , Na+^ , K+^ , NH 4 +^ e Mg2+^ e outros elementos raros (Rb+^ e Cs+^ ). A maioria dos seus compostos são solúveis em água. Devido a isto, eles não precipitam sob a ação de íons Cl -^ , S2-^ (em meio ácido), S2-^ (em meio NH 4 +^ / NH 3 ) e CO 3 2-^ ( em meio NH 4 +^ / NH 3 ). Desta forma, não existe um reagente de grupo. Por outro lado, não formam espécies complexas. O potássio e o sódio pertencem ao Grupo IA do sistema periódico dos elementos e são metais alcalinos fortemente reativos. Decompõem energicamente a água a temperatura ambiente, liberando hidrogênio e formando os hidróxidos correspondentes. Por exemplo :

2 Na (s) + 2H 2 O (l) → 2Na+^ (aq) + OH-^ (aq) + H 2 (g) Os hidróxidos dos metais alcalinos são os álcalis mais fortes.

REAÇÕES DE IDENTIFICAÇÃO DOS CÁTIONS DO GRUPO V Como não existe reativo de grupo, os íons são analisados um a um. Em uma análise sistemática o íon NH 4 +^ deve ser analisado primeiro pois, devido ao fato de apresentar a mesma reatividade do íon K+, pode levar a uma interpretação errada do resultado. a) Reações características do íon amônio a.1 – Com NaOH ou KOH 6,0 mol/L: ocorre o desprendimento de amônia, que pode ser facilmente detectada. Para tanto, coloque cerca de 0,5 cm 3 de solução de cloreto de amônio, em tubo de ensaio, adicione cerca de 5 gotas de NaOH 6,0 mol/L e aqueça. Observa-se o desprendimento de gás amônia que pode ser confirmado por um dos seguintes testes:

  • Papel de tornassol vermelho fica azul;
  • Torna alaranjado (castanho) a gota pendente do reagente de Nessler (solução básica de tetraiodomercurato (II) de potássio). NH 4 +^ (aq) + OH–^ (aq) ) → NH 3 (g) + H 2 O (l)

NH 3 (g) + 2[HgI 4 ]^2 -^ (aq) + 3OH–^ (aq) → HgOHg(NH 2 )I*(s) + 7I-^ (aq) + 2H 2 O (l)

  • (^) Outras estruturas são propostas, porém esta é a mais aceita.

b) Reações características do íon magnésio b.1 – Com NaOH 6,0 mol/L: tome 5 gotas da solução de MgCl 2 e adicione gotas de solução 6,0 mol/L de NaOH. Observe a formação do precipitado branco.

Equacione a reação química que ocorre. Solúvel em cloreto de amônio diferença do cálcio, estrôncio e bário. b.2 – Com solução de Na 2 CO 3 1,0 mol/L : tome 5 gotas da solução de MgCl 2 e adicione gotas da solução 1,0 mol/L de Na 2 CO 3. Observe a formação de um precipitado branco volumoso, insolúvel em solução de base, mas solúvel em ácidos e sais de amônio. b.3 – Com solução 0,1 mol/L de monohidrogeno fosfato de sódio: tome 5 gotas da solução de MgCl 2 e adicione gotas da solução de Na 2 HPO 4. Observe a formação de um precipitado branco cristalino de fosfato de magnésia e amônio, em presença de NH 4 +^ / NH 3 (3 gotas). Mg 2+^ (aq) + NH 3 (aq) + HPO 4 2 -^ (aq) + 6H 2 O ↔ MgNH 4 PO 4 .6H 2 O (^) (s)

c) Reações características do íon potássio c.1 – Com Reagente de Carnott (hexanitriticobaltato (III) de sódio): tome 5 gotas da solução de KCl, em presença de OAc -^ / HOAc, adicione gotas do Reagente de Carnott. 2 K +^ (aq) + Na +^ (aq) + [Co(NO 2 ) 6 ]^3 -^ (aq) → K 2 Na[Co(NO 2 ) 6 ] (^) (s) O precipitado (amarelo-laranja) é insolúvel em ácido acético diluído forma-se imediatamente em solução conc. e lentamente em sol. diluída, acelerada por aquecimento. c.2 – Com solução de ácido pícrico: tome 5 gotas da solução de KCl, adicione gotas de ácido pícrico. O aparecimento de precipitado amarelo indica a formação de picrato de potássio. Reação lenta, deixar o precipitado em repouso por alguns minutos.

d) Reação característica do íon sódio

  • K+ (aq) + H2O

NO 2

O2N NO 2

OH

(aq) NO (^2)

O 2 N NO 2

O-K+

(s)

  • H3O+ (aq)

Reações de identificação pelo teste na chama

Determinados compostos metálicos quando volatilizados e atomizados na chama não- luminosa de Bunsen, apresentam transições eletrônicas e emitem ondas eletromagnéticas dentro da faixa do visível, comunicando-lhes cores características. Para efetuar o teste na chama é recomendado fio de platina ou de crômio-níquel. Inicialmente o fio é limpo por imersão em ácido clorídrico concentrado e, então, aquecido na região mais quente da chama de Bunsen (zona de fusão). O fio estará limpo quando não transmitir coloração à chama. Após um pequeno intervalo de tempo, mergulha-se o fio em ácido clorídrico não contaminado e, então, numa porção de amostra em análise, de modo que um pouco desta fique aderido ao fio. Este é introduzido na zona oxidante inferior, no cone externo da chama, e observa-se a cor transmitida à chama. As substâncias menos voláteis são aquecidas na zona de fusão da chama. A cada ensaio deve-se proceder a limpeza do fio utilizado na análise. Uma chama não-luminosa de Bunsen consiste de três partes: um cone interno azul (ADB), compreendendo principalmente o gás não queimado, uma ponta luminosa em D (que só é visível quando os orifícios de ar estão ligeiramente fechados); um manto externo (ACBD), no qual se produz a combustão completa do gás. As partes da chama estão ilustradas na figura abaixo.

Tabela. Linhas do espectro de alguns metais na região visível. Elemento Descrição da linha Sódio Amarela Potássio Violeta Lítio Vermelho carmin Cálcio Vermelho tijolo Estrôncio Vermelho carmin Bário Verde amarelado Cobre Verde