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Grupo III B
Introdução:
Conhecido como subgrupo do zinco, o grupo IIIB é constituído pelos cátions que precipitam sob a forma de sulfetos quando tratados pelo sulfeto de hidrogênio, na presença de cloreto de amônia. São eles: Níquel, Zinco, Cobalto e Manganês.
A formação de complexos é característica para os íons de metais de transição deste grupo. Eles podem formar um grande número de compostos porque os metais exibem vários estados de oxidação e capacidade para formar complexos com uma ampla variedade de ligantes. Os compostos formados são coloridos e as cores geralmente resultam de transições eletrônicas nos orbitais d parcialmente preenchidos nestas espécies (SHRIVER, 2003).
- Níquel: É metal de transição, de símbolo químico Ni, que pertence ao grupo 8B da tabela periódica, o mesmo do ferro e do cobalto. Relativamente abundante na natureza, apresenta cor branca prateada com tons amarelos. Destaca-se pelo magnetismo, que o transforma em ímã quando em contato com campos magnéticos.
Metal de relativa resistência à oxidação e à corrosão, é mais duro que o ferro e forma ligas de diversas utilizações na indústria. O átomo de níquel possui 28 elétrons e, no núcleo, o mesmo número de prótons. O níquel natural corresponde a uma mistura de cinco isótopos estáveis. Seu comportamento ferromagnético se acentua acima de 358o C e reage com lentidão aos ácidos fortes. Cristaliza em duas formas alotrópicas regulares: hexagonal e cúbica.
Uma das principais características do níquel é melhorar as propriedades da maioria dos metais e ligas a que se associa. Ao todo, mais de três mil ligas de níquel encontram aplicação industrial ou doméstica. Cerca de metade da produção do metal é utilizada em ligas com ferro. Os compostos de níquel são úteis na proteção de materiais, em forma de niquelados, e na fabricação de pólos elétricos em cubas eletrolíticas, catalisadores, esmaltes e recipientes de armazenamento dos derivados de petróleo.
- Zinco : É um metal de coloração branca azulada que arde no ar com chama verde azulado. O ar seco não o ataca, porém, na presença de umidade, forma uma capa superficial de óxido ou carbonato básico que isola o metal e o protege da corrosão.
Praticamente o único estado de oxidação que apresenta é 2 +.^ Reage
com ácidos não oxidantes passando para o estado de oxidação 2 +^ e liberando hidrogênio, e pode dissolver-se em bases e ácido acético.
O metal apresenta uma grande resistência à deformação plástica a frio que diminui com o aquecimento, obrigando a laminá-lo acima dos 100 °C.
O zinco é empregado na fabricação de ligas metálicas como o latão e o bronze, além de ser utilizado na produção de telhas e calhas residenciais. O zinco é, ainda, utilizado como metal de sacrifício para preservar o ferro da corrosão em algumas estruturas, na produção de pilhas secas e como pigmento em tinta de coloração branca.
- Cobalto: É um elemento químico metálico, de símbolo Co, de coloração cinza-aço. São conhecidas duas formas alotrópicas, uma com estrutura cristalina hexagonal compacta, estável até 417º C, e a outra, cúbica de face centrada, estável a temperaturas superiores. É duro, quebradiço, com aparência próxima do ferro. Tende a ser uma mistura de dois alótropos (sistemas cristalinos diferentes) e, por isso, suas propriedades físicas variam consideravelmente. A forma beta, de estrutura hexagonal, predomina abaixo de aproximadamente 417ºC. Acima dessa temperatura e até o ponto de fusão, predomina a variedade alfa, de estrutura cúbica. É diamagnético e a sua permeabilidade magnética é cerca de 2/3 da do ferro e 5 vezes a do níquel. O cobalto é detectado no sol e em outras estrelas. Constitui apenas 0,001% da crosta terrestre, onde se apresenta em pequenas quantidades ou associado a outros elementos, em minerais como a cobaltita, AsSCo; eritrina, (AsO (^) 4)2Co (^) 3.8H (^) 2O; e esmaltita, As2Co. Está presente também no solo e na água do mar, e faz parte de
moléculas importantes para o metabolismo animal, como a vitamina B 12 (cianocabalamina).
- (^) Manganês: O manganês é um metal de transição de coloração branco cinzento parecido com o ferro. É um metal duro e muito frágil, refratário e facilmente oxidável. O manganês metálico pode ser ferromagnético, porém somente depois de sofrer um tratamento especial.
Seus estados de oxidação mais comuns são +2, +3, +4, +6 e +7, ainda que encontrados desde +1 a +7. Os compostos que apresentam manganês com estado de oxidação +7 são agentes oxidantes muito enérgicos. Nos sistemas biológicos, o cátion Mn+2^ compete frequentemente com o Mg +2. É usado em liga com o ferro nos aços e em outras ligas metálicas. Objetivos:
- Identificar, experimentalmente, a presença dos cátions do Grupo III B (Co2+^ , Ni 2+, Fe 2+^ , Cr 3+, Al3+^ , Zn2+^ e Mn 2+) em solução.
- Analisar os diferentes comportamentos desses íons;
- Observar as reações que os cátions desse grupo apresentam com certos reagentes.
- Uma vez identificados, separar os íons desse grupo. Parte Experimental: - Materiais e Reagentes:
Na etapa 1 ao adicionar a solução de NH (^) 4Cl a solução adquiriu uma coloração marrom e ficou meio que pastosa. Quando se adicionou (NH (^) 4) (^) 2S houve uma reação instantânea com efervescência e um odor desagradável. No retido um ficou os precipitados: NiS↓, CoS↓, MnS↓, ZnS↓ a equação que representa essa reação é a seguinte:
- NiSO 4 ↓ + (NH4) (^) 2S → NiS↓ + (NH (^) 4) (^) 2SO 4 Sulfato de níquel reagindo com sulfeto de amônia produzindo sulfeto de zinco (precipitado) e sulfato de amônia.
- Co(NO3) 2 + 2(NH4) (^) 2S → CoS↓ + 2(NH (^) 4) (^) 2SO 4 Nitrato de cobalto reagindo com sulfeto de amônio produzindo sulfeto de cobalto (precipitado) e sulfato de amônia.
- MnSO 4 + (NH4) (^) 2S → MnS↓ + (NH4) (^) 2SO 4 Sulfato de manganês reagindo com sulfeto de amônia, produzindo sulfeto de manganês (precipitado) e sulfato de amônia
- ZnSO 4 + (NH (^) 4) (^) 2S → ZnS↓ + (NH4) (^) 2SO (^4) Sulfato de zinco reagindo com sulfeto de amônia, produzindo sulfeto de zinco (precipitado) e sulfato de amônia.
Os sulfetos formados aqui, possuem valores de produtos de solubilidade pequenos (1,4 x 10-24^ para NiS, 3 x 10 -26^ para CoS, 1,4 x 10 -15para MnS e 1 x 10 -23^ para ZnS), portanto, favorece a formação destes sulfetos na presença da concentração de sulfeto que é adicionado.
No filtrado2 da etapa 2, continha os cloretos de manganês (MnCl2) e de zinco (ZnCl2). A equação é:
- (^) MnS↓ + HCl → MnCl 2 ↓ + H2S
Sulfato de manganês reagindo com ácido clorídrico, produzindo cloreto de manganês (precipitado) coloração rosa e gás sulfídrico. O precipitado formado é facilmente solúvel em ácidos minerais e em acido acético
- ZnS↓ + HCl → ZnCl 2 ↓ + H (^) 2S
Sulfato de zinco reagindo com ácido clorídrico, produzindo cloreto de zinco (precipitado) e gás sulfídrico. O precipitado é branco e insolúvel, é insolúvel em excesso de reagente e em ácido acético, mas dissolve-se em ácidos minerais.
A solução do filtrado 2 foi aquecida afim de que pudesse evitar a perda de sulfeto de zinco e liberar o gás sulfídrico (H (^) 2S). Quando a solução esfriou adiconou-se
a ela NaOH. A equação que representa essa reação é a seguinte:
- MnCl 2 + NaOH → Mn(OH) 2 ↓ + NaCl
Cloreto de manganês reagindo com hidróxido de sódio, produzindo hidróxido de manganês (II) (precipitado) e cloreto de sódio. O precipitado é branco e gelatinoso, é insolúvel em excesso de reagente, oxida-se rapidamente em contato com o ar, tornando- se marrom.
- ZnCl 2 + NaOH → Zn(OH) 2 ↓ + NaCl
Cloreto de zinco reagindo com hidróxido de sódio, produzindo hidróxido de zinco (II) (precipitado) e cloreto de sódio. O precipitado formado, hidróxido de zinco,é gelatinoso, branco é solúvel em ácidos, tem um ligeiro excesso de OH-, uma base dura, se adicionar mais NaOH o precipitado se dissolverá o hidróxido de zinco formando o hidroxicomplexo Zn(OH) 4 2-^ (tetrahidroxizincato).
Quando se filtrou a solução do filtrado 2, obteve-se o:
Retido 3: Mn(OH) 2 ↓, hidróxido de manganês (II), precipitado branco e gelatinoso.
Filtrado 3: Não houve formação de precipitados devido ao fato de algum dos reagentes está fora do prazo de validade não podendo, desse modo, reagir.
Na primeira porção da divisão do retido 2 ao adicionar ácido amílico e agitar houve a formação de uma capa azul indicando a presença do Cobalto. Já na segunda porção adicionou-se a solução de NH4Cl e NH (^) 4OH a solução adquiriu a coloração roxa
indicando a presença do Níquel.
Considerações finais:
De um modo geral, houve uma intertextualidade e coerência entre os resultados alcançados no experimento e os da literatura. Através deste experimento ficou claro as propriedades distintas que os elementos do grupo IIIB apresentam. Houve alguma alteração na ultima etapa do procedimento entre o resultado obtido e o esperado, pois algum dos reagentes não reagiu.
Foram alcançados todos os objetivos propostos inicialmente: Identificou-se os cátions, demonstrou-se as reações que aconteceram durante o experimento, analisou o comportamento distintos dos íons em relação a um dado reagente e separou-se os cátions do grupo IIIB.
Referências Bibliográficas:
[1] MAHAN, B.M. e MYERS, R.J. Química Um Curso Universitário – Editora Edgard Blücher LTDA. 1987. São Paulo – SP [2] SHRIVER, D.F.; ATKINS, P. W. Química Inorgânica. 3. ed. Trad. Maria Aparecida B. Gomes. Bookman. Porto Alegre: 2003
[3] VOGEL, A. I. ; Química Analítica Qualitativa. Editora. Mestre Jou, 1981
